JP2018526362A - Biomarkers for the treatment of alopecia areata - Google Patents

Biomarkers for the treatment of alopecia areata Download PDF

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ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク
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Abstract

本開示の主題は、円形脱毛症の改善された診断及び予後判定、並びに、この疾患に対する効果的な処置を可能にするバイオマーカーに関し、そのような処置に応答する患者亜集団を同定する能力を持つバイオマーカーを組み込む方法、及び、そのような処置の進展を追跡する能力を持つバイオマーカーを組み込む方法を含む。  The subject matter of this disclosure relates to improved diagnosis and prognosis of alopecia areata and the ability to identify patient subpopulations that respond to such treatment with respect to biomarkers that enable effective treatment for this disease. Methods of incorporating biomarkers with and methods of incorporating biomarkers with the ability to track the progress of such treatment.

Description

関連出願との相互参照
本願は、2015年8月14日に出願した米国仮特許出願第62/205,476号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を参照により本願において援用する。
This application claims priority based on US Provisional Patent Application No. 62 / 205,476, filed Aug. 14, 2015, the entire contents of which are hereby incorporated by reference. .

助成金に関する情報
本発明は、国立衛生研究所(the National Institutes of Health)により与えられたNIH Grant Numbers R01AR056016、R21AR061881及び5U01AR067173の下で政府の支援により行われた。政府は本発明について一定の権利を有している。
Grant Information This invention was made with government support under NIH Grant Numbers R01AR056016, R21AR061881 and 5U01AR067173 awarded by the National Institutes of Health. The government has certain rights in this invention.

はじめに
本明細書において開示される主題は、円形脱毛症の改善された診断及び予後判定、並びに、この疾患に対する効果的な処置を可能にするバイオマーカーに関し、そのような処置に応答する患者亜集団を同定する能力を持つバイオマーカーを組み込む方法、及び、そのような処置の進展を追跡する能力を持つバイオマーカーを組み込む方法を含む。
INTRODUCTION The subject matter disclosed herein relates to improved diagnosis and prognosis of alopecia areata and biomarkers that enable effective treatment for this disease, and patient subpopulations that respond to such treatment Methods of incorporating biomarkers with the ability to identify and methods of incorporating biomarkers with the ability to track the progress of such treatment.

円形脱毛症(AA)は、毛包が免疫攻撃の標的である自己免疫性の皮膚疾患である。患者は、通常は頭皮に丸い又は卵形の脱毛の部分を特徴的に呈し、この脱毛の部分は、自然に消散する、存続する又は進行して、頭皮又は体全体を巻き込み得る。この疾患の3つの主要な表現型変異体は、頭皮の又は顎鬚領域内の小さい卵形の領域に局在することが多い斑状のAA(AAP)、頭皮全体を巻き込む全頭脱毛症(AT)、及び、体表面全体を巻き込む全身脱毛症(AU)である。   Alopecia areata (AA) is an autoimmune skin disease in which the hair follicle is the target of an immune attack. Patients typically exhibit a round or oval hair loss portion on the scalp that can naturally dissipate, persist, or progress to involve the scalp or the entire body. The three major phenotypic variants of the disease are patchy AA (AAP), often located in small oval regions of the scalp or within the region of the beard, total alopecia (AT) involving the entire scalp ) And systemic alopecia (AU) involving the entire body surface.

現在、AAに対してFDAが承認した薬剤はなく、処置は経験的であることが多いが、典型的には、観察、病巣内ステロイド、外用免疫療法又は証明されていない有効性の広範な免疫抑制処置を伴う。より重症な形態の疾患であるAU及びATは、処置に対して不応性であることが多い。さらに、皮膚科医及び治療医の間での一般的な仮定は、長期にわたるAU及びATが回復不能になること又は頭皮を「燃え尽きた」状態に変えることであり、これは、罹患期間と処置に対する応答性の逆相関によって裏付けられている。その高い罹患率にもかかわらず、疾患の重症度、並びに、疾患に対する効果的な処置を同定するバイオマーカーが依然として必要とされており、そのような処置に応答する患者亜集団を同定する能力を持つバイオマーカーを組み込む方法、及び、そのような処置の進展を追跡する能力を持つバイオマーカーを組み込む方法が依然として必要とされている。   Currently, there are no FDA-approved drugs for AA and treatment is often empirical, but typically, observation, intralesional steroids, topical immunotherapy or unproven efficacious broad immunity With suppression treatment. AU and AT, which are more severe forms of the disease, are often refractory to treatment. Furthermore, a common assumption among dermatologists and therapists is that long-term AU and AT become unrecoverable or change the scalp to a “burned out” condition, which depends on the duration and treatment of the disease. This is supported by the inverse correlation of responsiveness to. Despite its high morbidity, there remains a need for biomarkers that identify the severity of the disease, as well as effective treatment for the disease, and the ability to identify patient subpopulations that respond to such treatment. There remains a need for methods of incorporating biomarkers with and for incorporating biomarkers with the ability to track the progress of such treatments.

本開示は、円形脱毛症の改善された診断及び予後判定、並びに、疾患に対する効果的な処置を可能にするバイオマーカーに関する。特定の実施形態では、対象者の円形脱毛症(AA)を処置する方法は、上記の対象者のAA疾患重症度を、該疾患重症度を示すバイオマーカーを検出することによって同定するステップ、及び、同定された疾患重症度に適切な治療的介入を上記の対象者に施すステップを含む。本開示の主題は、さらに、対象者のAAを処置する方法を提供し、当該方法は、AAを有する対象者のJAKインヒビター処置に応答する傾向を、該傾向を示すバイオマーカーを検出することによって同定するステップ、及び、対象者がインヒビターに応答する傾向を、同定されたバイオマーカーが示す場合に、JAKインヒビターを上記の対象者に投与するステップを含む。本開示の主題は、さらに、対象者の円形脱毛症(AA)を処置する方法を提供し、当該方法は、AAを有する対象者にJAKインヒビターを投与するステップ;及び、JAKインヒビター処置に対する応答性を示すバイオマーカーを検出するステップ;を含む。   The present disclosure relates to biomarkers that allow improved diagnosis and prognosis of alopecia areata and effective treatment for disease. In certain embodiments, a method for treating alopecia areata (AA) in a subject identifies the subject's AA disease severity by detecting a biomarker indicative of the disease severity, and Providing the subject with a therapeutic intervention appropriate to the identified disease severity. The subject matter of the present disclosure further provides a method for treating AA in a subject, the method comprising detecting a biomarker indicative of the tendency to respond to JAK inhibitor treatment in a subject having AA. Identifying and administering a JAK inhibitor to the subject when the identified biomarker indicates a tendency for the subject to respond to the inhibitor. The subject matter of the present disclosure further provides a method of treating alopecia areata (AA) in a subject, the method comprising administering a JAK inhibitor to a subject having AA; and responsiveness to the JAK inhibitor treatment. Detecting a biomarker indicative of

特定の実施形態では、上記の本開示のバイオマーカーの検出は、対象者から得られたサンプルに対して実行され、サンプルは、皮膚、血液、血清、血漿、尿、唾液、痰、粘液、精液、羊水、口腔洗浄液及び気管支洗浄液からなる群から選択される。特定の実施形態では、対象者はヒトである。特定の実施形態では、サンプルは皮膚サンプルである。特定の実施形態では、サンプルは血清サンプルである。特定の実施形態では、バイオマーカーは遺伝子発現シグニチャである。特定の実施形態では、遺伝子発現シグニチャは、以下の遺伝子の群:KRT関連遺伝子;CTL関連遺伝子;及びIFN関連遺伝子;のうちの一つ又はそれ以上の遺伝子発現情報を含む。特定の実施形態では、KRT関連遺伝子は、DSG4、HOXC31、KRT31、KRT32、KRT33B、KRT82、PKP1及びPKP2を含む。特定の実施形態では、CTL関連遺伝子は、CD8A、GZMB、ICOS及びPRF1を含む。特定の実施形態では、IFN関連遺伝子は、CXCL9、CXCL10、CXCL11、STAT1及びMX1を含む。特定の実施形態では、遺伝子発現シグニチャは、円形脱毛症疾患活性指数(ALADIN)である。特定の実施形態では、遺伝子発現シグニチャは、表Aに定められる一つ又はそれ以上の遺伝子を含む円形脱毛症遺伝子シグニチャ(AAGS)である。特定の実施形態では、遺伝子発現シグニチャは、IKZF1、DLX4又はそれらの組み合わせである。   In certain embodiments, the detection of the biomarkers of the present disclosure described above is performed on a sample obtained from a subject, the sample being skin, blood, serum, plasma, urine, saliva, sputum, mucus, semen , Selected from the group consisting of amniotic fluid, mouth washes and bronchial washes. In certain embodiments, the subject is a human. In certain embodiments, the sample is a skin sample. In certain embodiments, the sample is a serum sample. In certain embodiments, the biomarker is a gene expression signature. In certain embodiments, the gene expression signature includes one or more gene expression information from the following group of genes: KRT-related genes; CTL-related genes; and IFN-related genes. In certain embodiments, the KRT-related genes include DSG4, HOXC31, KRT31, KRT32, KRT33B, KRT82, PKP1 and PKP2. In certain embodiments, CTL related genes include CD8A, GZMB, ICOS and PRF1. In certain embodiments, the IFN-related genes include CXCL9, CXCL10, CXCL11, STAT1 and MX1. In certain embodiments, the gene expression signature is alopecia areata disease activity index (ALADIN). In certain embodiments, the gene expression signature is an alopecia areata gene signature (AAGS) comprising one or more genes as defined in Table A. In certain embodiments, the gene expression signature is IKZF1, DLX4, or a combination thereof.

特定の実施形態では、本開示のバイオマーカーの検出は、核酸ハイブリダイゼーションアッセイによって実行される。特定の実施形態では、検出は、マイクロアレイ解析によって実行される。特定の実施形態では、検出は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)又は核酸シークエンシングによって実行される。特定の実施形態では、バイオマーカーはタンパク質である。特定の実施形態では、タンパク質の存在は、タンパク質と特異的に結合する試薬を使用して検出される。特定の実施形態では、試薬は、モノクローナル抗体若しくはその抗原結合フラグメント、又は、ポリクローナル抗体若しくはその抗原結合フラグメントである。特定の実施形態では、検出は、酵素結合免疫吸着測定(ELISA)、免疫蛍光測定又はウェスタンブロットアッセイによって実行される。   In certain embodiments, detection of a biomarker of the present disclosure is performed by a nucleic acid hybridization assay. In certain embodiments, detection is performed by microarray analysis. In certain embodiments, detection is performed by polymerase chain reaction (PCR) or nucleic acid sequencing. In certain embodiments, the biomarker is a protein. In certain embodiments, the presence of the protein is detected using a reagent that specifically binds to the protein. In certain embodiments, the reagent is a monoclonal antibody or antigen-binding fragment thereof, or a polyclonal antibody or antigen-binding fragment thereof. In certain embodiments, detection is performed by enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), immunofluorescence measurement or Western blot assay.

別の態様では、本開示の主題は、対象者の円形脱毛症(AA)を処置するためのキットを提供し、当該キットは、対象者の疾患重症度を示すバイオマーカーを検出するために有用な一つ又はそれ以上の検出試薬、及び、AAを処置するために有用な一つ又はそれ以上の処置試薬を含む。本開示の主題は、さらに、対象者の円形脱毛症(AA)を処置するためのキットを提供してもよく、当該キットは、対象者の、AAを処置するために有用な一つ又はそれ以上の処置試薬に応答する傾向を示すバイオマーカーを検出するために有用な、一つ又はそれ以上の検出試薬、及び、AAを処置するために有用な一つ又はそれ以上の処置試薬を含む。特定の実施形態では、キットは、さらに、一つ又はそれ以上のプローブセット、アレイ/マイクロアレイ、バイオマーカー特異的抗体及び/又はビーズを含む。特定の実施形態では、キットは、さらに、説明書を含む。特定の実施形態では、処置試薬は、JAKインヒビターから選択されてもよい。   In another aspect, the presently disclosed subject matter provides a kit for treating alopecia areata (AA) in a subject, which kit is useful for detecting a biomarker indicative of a subject's disease severity. One or more detection reagents and one or more treatment reagents useful for treating AA. The subject matter of the present disclosure may further provide a kit for treating alopecia areata (AA) in a subject, the kit being one or more useful for treating AA in a subject. It includes one or more detection reagents useful for detecting biomarkers that exhibit a tendency to respond to the above treatment reagents and one or more treatment reagents useful for treating AA. In certain embodiments, the kit further comprises one or more probe sets, arrays / microarrays, biomarker specific antibodies and / or beads. In certain embodiments, the kit further comprises instructions. In certain embodiments, the treatment reagent may be selected from JAK inhibitors.

特定の実施形態では、JAKインヒビターは、Jak1/Jak2/Jak3/Tyk2/STAT1/STAT2/STAT3/STAT4/STAT5a/STAT5b/STAT6/OSM/gp 130/LIFR/OSM−Rβ遺伝子、又は、Jak1/Jak2/Jak3/Tyk2/STAT1/STAT2/STAT3/STAT4/STAT5a/STAT5b/STAT6/OSM/gp130/LIFR/OSM−Rβタンパク質と相互作用する化合物である。特定の実施形態では、JAKインヒビターは、ルキソリチニブ(INCB 018424)、トファシチニブ(CP690550)、チロホスチンAG490(CAS Number:133550−30−8)、モメロチニブ(CYT387)、パクリチニブ(SB1518)、バリシチニブ(LY3009104)、フェドラチニブ(TG101348)、BMS−911543(CAS Number:1271022−90−2)、レスタウルチニブ(CEP−701)、フルダラビン、エピガロカテキン−3−ガラート(EGCG)、ペフィシチニブ、ABT494(CAS Number:1310726−60−3)、AT9283(CAS Number:896466−04−9)、デセルノチニブ、フィルゴチニブ、ガンドチニブ、INCB39110(CAS Number:1334298−90−6)、PF 04965842(CAS Number:1622902−68−4)、R348(R−932348、CAS Number:916742−11−5;1620142−65−5)、AZD1480(CAS Number:935666−88−9)、セルジュラチニブ、INCB052793、NS018(CAS Number:1239358−86−1(遊離塩基);1239358−85−0(HCl))、AC 410(CAS Number:1361415−84−0(遊離塩基)、1361415−86−2(HCl))、CT1578(SB1578、CAS Number:937273−04−6)、JTE052、PF6263276、R548、TG02(SB1317、CAS Number:937270−47−8)、ランブリカス・レベラス抽出物、ARN4079、AR13154、UR67767、CS510、VR588、DNX04042、ハイパーフォリン、その誘導体、その重水素化された異形、その塩又はその組み合わせから選択されてもよい。特定の実施形態では、検出試薬は、蛍光試薬、発光試薬、色素、放射性同位体、その誘導体又はその組み合わせから選択されてもよい。   In certain embodiments, the JAK inhibitor is a Jak1 / Jak2 / Jak3 / Tyk2 / STAT1 / STAT2 / STAT3 / STAT4 / STAT5a / STAT5b / STAT6 / OSM / gp130 / LIFR / OSM-Rβ gene, or a Jak1 / Jak2 / It is a compound that interacts with Jak3 / Tyk2 / STAT1 / STAT2 / STAT3 / STAT4 / STAT5a / STAT5b / STAT6 / OSM / gp130 / LIFR / OSM-Rβ protein. In certain embodiments, the JAK inhibitor is ruxolitinib (INCB 018424), tofacitinib (CP690550), tyrophostin AG490 (CAS Number: 133550-30-8), thimerotinib (CYT387), paclitinib (SB1518), valicinib (SB9518), (TG101348), BMS-911543 (CAS Number: 1271022-90-2), Restaurtinib (CEP-701), Fludarabine, Epigallocatechin-3-gallate (EGCG), Peficitinib, ABT494 (CAS Number: 131266-2-60-3) ), AT9283 (CAS Number: 896466-04-9), Desernotinib, Filgotinib, Gand Tinib, INCB39110 (CAS Number: 1334298-90-6), PF 04965842 (CAS Number: 1629022-68-4), R348 (R-932348, CAS Number: 916742-11-5; 1620142-65-5), AZD1480 (CAS Number: 935666-88-9), Serdulatinib, INCB052793, NS018 (CAS Number: 1239358-86-1 (free base); 1239358-85-0 (HCl)), AC 410 (CAS Number: 1361415- 84-0 (free base), 136164-15-86-2 (HCl)), CT1578 (SB1578, CAS Number: 937273-04-6), JTE052, P 6263276, R548, TG02 (SB1317, CAS Number: 937270-47-8), Lambricus revelus extract, ARN4079, AR13154, UR67767, CS510, VR588, DNX04042, hyperforin, its derivatives, its deuterated variants, It may be selected from its salts or combinations thereof. In certain embodiments, the detection reagent may be selected from fluorescent reagents, luminescent reagents, dyes, radioisotopes, derivatives thereof or combinations thereof.

例として与えられているが、本発明を記載される特定の実施形態に限定することを意図していない詳細な説明は、添付の図面と組み合わせて理解することができる。   The detailed description, given by way of example and not intended to limit the invention to the specific embodiments described, can be understood in conjunction with the appended drawings.

円形脱毛症疾患に特異的なシグニチャを示した図であり、トレーニングセットにおけるAT/AU、AAP及びNCサンプル間のAA特異的疾患シグニチャ内の発現が増加した50の最も発現差異がある遺伝子、及び、発現が減少した50の最も発現差異がある遺伝子のヒートマップである。50 shows a specific signature for alopecia areata disease, the 50 most differentially expressed genes with increased expression in AA specific disease signatures between AT / AU, AAP and NC samples in the training set, and , A heat map of the 50 most differentially expressed genes with reduced expression. 円形脱毛症疾患に特異的なシグニチャを示した図であり、差次的遺伝子発現の主成分に沿って整列させられたサンプルの発現地形図である。ドットは、発現空間における各サンプルの位置を表しており(白色=NC、青色=AAP、赤色=AT/AU)、ピークのサイズは、領域内のサンプルの数に基づいて生成されている(より並置されたサンプルが生成するピークはより高く広い)。主成分空間は、地形空間内のその位置に基づき、サンプルがコントロール、AAP又はAT/AUであるリスクを反映する単一の数値スコアに凝縮することができる。このコンセンサススコアは、統計的に有意な分別コントロール、AAP及びAT/AUのサンプルコホートを提供する(箱ひげ図)。箱は四分位範囲及び中央値を示し、ひげは5及び95のパーセンタイルを示し、*はNCに対する統計的有意性を示し、†はAAPに対する統計的有意性を示す。FIG. 3 is a diagram showing signatures specific to alopecia areata disease, and is an expression topographic map of a sample aligned along the main components of differential gene expression. The dots represent the position of each sample in the expression space (white = NC, blue = AAP, red = AT / AU), and the peak size is generated based on the number of samples in the region (more The peaks produced by the juxtaposed sample are higher and wider). The principal component space can be condensed into a single numerical score that reflects the risk that the sample is control, AAP or AT / AU based on its position in the terrain space. This consensus score provides a sample cohort of statistically significant fractional controls, AAP and AT / AU (box plot). Boxes indicate interquartile range and median, whiskers indicate percentiles of 5 and 95, * indicates statistical significance for NC, and † indicates statistical significance for AAP. 全頭脱毛症及び全身脱毛症における増加した遺伝子発現の複雑さ及び持続性炎症の図であり、正常と比較したAT/AU(「AT/AU」)、及び、正常と比較したAAP(「AAP」)における発現差異がある遺伝子のベン図である。ベン図の各セクション内の発現差異がある遺伝子の数が示されている。FIG. 4 is a diagram of increased gene expression complexity and persistent inflammation in total head alopecia and systemic alopecia, AT / AU compared to normal (“AT / AU”), and AAP compared to normal (“AAP” ") Is a Venn diagram of genes having differential expression. The number of genes with differential expression within each section of the Venn diagram is shown. 全頭脱毛症及び全身脱毛症における増加した遺伝子発現の複雑さ及び持続性炎症の図であり、AT/AU、AAP又はNCを有する患者由来の皮膚切片間のCD3浸潤物の毛包周囲/球範囲の病理組織学的スコアである。*p<0.01;**p<0.0005FIG. 4 is a diagram of increased gene expression complexity and persistent inflammation in total head alopecia and systemic alopecia, and peri-follicular / sphere of CD3 infiltrates between skin sections from patients with AT / AU, AAP or NC Histopathological score of the range. * P <0.01; ** p <0.0005 全頭脱毛症及び全身脱毛症における増加した遺伝子発現の複雑さ及び持続性炎症の図であり、HPSスコア0(浸潤なし)から3(重度の浸潤)を反映する代表的な組織学的画像である。Diagram of increased gene expression complexity and persistent inflammation in total head alopecia and systemic alopecia, with representative histological images reflecting HPS score 0 (no infiltration) to 3 (severe infiltration) is there. 全頭脱毛症及び全身脱毛症における増加した遺伝子発現の複雑さ及び持続性炎症の図であり、AT/AU対正常コントロール及びAAP対正常コントロール間で共有されるKEGG経路のリストである。FIG. 4 is a diagram of increased gene expression complexity and persistent inflammation in total head alopecia and systemic alopecia, a list of KEGG pathways shared between AT / AU versus normal controls and AAP versus normal controls. 全頭脱毛症及び全身脱毛症における増加した遺伝子発現の複雑さ及び持続性炎症の図であり、AT/AU対正常コントロール(赤)、AAP対正常コントロール(青)においてアップレギュレートされたKEGG経路、又は、AT/AU対正常コントロール及びAAP対正常コントロール両方における共有された経路のネットワークマップである。Schematic illustration of increased gene expression complexity and persistent inflammation in global alopecia and systemic alopecia, with KEGG pathway up-regulated in AT / AU vs. normal control (red), AAP vs. normal control (blue) Or a network map of shared paths in both AT / AU vs. normal control and AAP vs. normal control. AAにおける個々の間で生じる遺伝子発現解析であり、患者を一致させた病変サンプルと非病変サンプルとを比較して、それらを互いに、及び、健常コントロールを描写する遺伝子を同定するヒートマップである。Gene expression analysis that occurs between individuals in AA, comparing patient-matched lesion and non-lesion samples, identifying them to each other and to genes that represent healthy controls. AAにおける個々の間で生じる遺伝子発現解析であり、患者を一致させた病変サンプルと非病変サンプルとを比較して、それらを互いに、及び、健常コントロールを描写する遺伝子を同定するヒートマップである。Gene expression analysis that occurs between individuals in AA, comparing patient-matched lesion and non-lesion samples, identifying them to each other and to genes that represent healthy controls. AAにおける個々の間で生じる遺伝子発現解析であり、患者を一致させた病変サンプルと非病変サンプルとを比較して、それらを互いに、及び、健常コントロールを描写する遺伝子を同定するヒートマップである。Gene expression analysis that occurs between individuals in AA, comparing patient-matched lesion and non-lesion samples, identifying them to each other and to genes that represent healthy controls. AAにおける個々の間で生じる遺伝子発現解析であり、発現差異の第一主成分からの正規化された偏差によって整列させられた患者を一致させた病変(赤色)及び非病変(青色)のサンプルである。対のサンプル間の線の長さは、全てのシグニチャ遺伝子のコンセンサスに基づき、全体的な類似性(より短い線)又は相違性(より長い線)を示している。Gene expression analysis occurring between individuals in AA, with lesion (red) and non-lesion (blue) samples matched patients aligned by normalized deviation from the first principal component of expression difference is there. The length of the line between the paired samples is based on the consensus of all signature genes, indicating overall similarity (shorter lines) or dissimilarity (longer lines). AAにおける個々の間で生じる遺伝子発現解析であり、正常コントロールサンプル、病変AAP及び非病変AAPのサンプルの第一の2つの主成分分析を使用したディスプレイは、いずれかのコホートではなく、病変サンプルが病変サンプルとコントロールとの間でクラスタ形成することを明らかにしている。Gene expression analysis that occurs between individuals in AA, using the first two principal component analysis of normal control sample, lesion AAP and non-lesion AAP sample, the display of the lesion sample is not any cohort It has been shown that clusters form between lesion samples and controls. AAにおける個々の間で生じる遺伝子発現解析であり、病変AAPと非病変AAPのサンプル間の過剰発現した遺伝子及び過少発現した遺伝子の経路及び機能的注釈の分析が、非病変においてアップし且つ病変においてダウンする(赤色のノード)、及び、非病変においてダウンし且つ病変においてアップする(青色のノード)別々の遺伝子のセットを明らかにしている。これらの遺伝子は、示されたエンリッチメント(濃縮)の注釈に関連づけられ(黄色のノード)、その発現プロファイルにおいて反映される病変サンプルと非病変サンプルとの機能的な分子の差を表している。Gene expression analysis occurring between individuals in AA, analysis of overexpressed and underexpressed gene pathways and functional annotation between samples of lesioned AAP and non-lesioned AAP up in non-lesion and in lesion It reveals a separate set of genes that goes down (red nodes) and goes down in non-lesions and up in lesions (blue nodes). These genes are associated with the indicated enrichment annotation (yellow nodes) and represent functional molecular differences between the lesioned and non-lesioned samples reflected in their expression profiles. AA表現型と相関する免疫細胞浸潤遺伝子発現シグニチャを示した図であり、対応する免疫マーカーのコンセンサス発現に基づく、患者毎の示された浸潤免疫細胞の相対的推定値である(ヒートマップ、右)。増加している赤色は、増加している浸潤物の量を示す。患者はCD8浸潤によってランク付けされている。最高から最低のCD8浸潤による患者のランク付けが、母集団のバイアスを明らかにしている。箱ひげ図は、CD8浸潤ランクに従った、示された臨床提示の分布を反映している(ランクが低いほど、示す浸潤のレベルは高い)。箱は四分位範囲及び中央値を示し、ひげは5及び95のパーセンタイルを示し、*は統計的有意性p=0.005を示し、**はp<1x10−5を示す。FIG. 5 shows immune cell invasion gene expression signatures that correlate with AA phenotype and is a relative estimate of infiltrated immune cells shown per patient based on consensus expression of corresponding immune markers (heat map, right ). Increasing red color indicates increasing amount of infiltrate. Patients are ranked by CD8 infiltration. Ranking patients with the highest to lowest CD8 infiltration reveals population bias. The boxplot reflects the distribution of the presented clinical presentation according to the CD8 infiltration rank (the lower the rank, the higher the level of infiltration shown). Box indicates quartile range and median, whiskers indicate percentiles of 5 and 95, * indicates statistical significance p = 0.005, and ** indicates p <1 × 10−5. AA表現型と相関する免疫細胞浸潤遺伝子発現シグニチャを示した図であり、コンセンサス発現を使用して、生検サンプルの浸潤汚染が各提示コホート(AAP=斑状、(左のパイ)、AT/AU=全頭脱毛症/全身脱毛症(右のパイ))、及び、未罹患コントロールと比較した全浸潤汚染物質における各免疫組織タイプの相対的なシェア(線グラフ)に対して推定されている。FIG. 5 shows immune cell invasion gene expression signatures that correlate with AA phenotype, using consensus expression, the invasion contamination of biopsy samples is shown in each presentation cohort (AAP = mottled, (left pie), AT / AU = Total head alopecia / systemic alopecia (right pie)) and estimated relative share of each immune tissue type (line graph) in total infiltrating contaminants compared to unaffected controls. AA表現型と相関する免疫細胞浸潤遺伝子発現シグニチャを示した図であり、NC、AAP及びAT/AUにわたる全サンプルのシグナルの割合として表される、各示された免疫タイプの推定された浸潤における変化である。FIG. 5 shows immune cell invasion gene expression signatures that correlate with AA phenotype, in estimated invasion of each indicated immune type, expressed as a percentage of total sample signal across NC, AAP and AT / AU. It is a change. 疾患表現型に対応するALADINスコアを示した図であり、AA及び健常コントロール間の発現差異がある遺伝子の同時発現解析が、20のモジュールの遺伝子を明らかにしている。FIG. 6 shows an ALADIN score corresponding to a disease phenotype, and simultaneous expression analysis of genes with expression differences between AA and healthy controls reveals 20 module genes. 疾患表現型に対応するALADINスコアを示した図であり、AA及びコントロール間の有意な発現差異における濃縮のための全20の遺伝子モジュールのGSEAが、緑色及び茶色のモジュールは比較において最も高度に濃縮されていることを明らかにしている。FIG. 5 shows the ALADIN score corresponding to the disease phenotype, with GSEA of all 20 gene modules for enrichment in significant expression differences between AA and controls, with the green and brown modules being the most highly enriched in comparison It has been made clear. 疾患表現型に対応するALADINスコアを示した図であり、これら2つのモジュール(円)の経路解析が、いくつかの免疫及び免疫応答の経路(オレンジ色の菱形)の有意な濃縮を明らかにし、GWAS(黄色)、ALADIN CTL遺伝子(マゼンタ色)、GWASヒットでもあるCTL遺伝子(ピンク色)、及び、ALADIN IFN遺伝子(ターコイズ色)において以前に関係づけられた遺伝子を含む。Figure 2 shows the ALADIN score corresponding to the disease phenotype, and pathway analysis of these two modules (circles) revealed significant enrichment of several immune and immune response pathways (orange diamonds) Includes previously associated genes in GWAS (yellow), ALADIN CTL gene (magenta), CTL gene that is also a GWAS hit (pink), and ALADIN IFN gene (turquoise). 疾患表現型に対応するALADINスコアを示した図であり、ALADINスコアは、患者のAA重症度の相対的リスクを同定するために、免疫浸潤及び遺伝子発現によって反映される構造変化を統合した3次元において患者サンプルを分類する(黒色:NC、緑色:AAP、赤色:AT/AU)。FIG. 5 shows an ALADIN score corresponding to a disease phenotype, which is a three-dimensional integrated integrated structural change reflected by immune invasion and gene expression to identify the relative risk of AA severity in a patient Classify patient samples (black: NC, green: AAP, red: AT / AU). 疾患表現型に対応するALADINスコアを示した図であり、疾患期間に関するAU/ATを有する患者由来のCTL(上のパネル)、IFN(中央のパネル)及びKRT(下のパネル)のシグニチャスコアを示している。FIG. 5 shows the ALADIN score corresponding to the disease phenotype, with CTL (top panel), IFN (middle panel) and KRT (bottom panel) signature scores from patients with AU / AT for disease duration. Show. AA検証セットを示した図であり、検証データセットにおける33のサンプルの樹状図及びヒートマップを示している。ユークリッド距離及び平均連結を使用した階層的クラスタリングを、サンプルをクラスタ形成するために使用されたDiscoveryデータセットにおけるAA患者及び正常コントロールの間で差次的に発現されたとして同定された2002 Affymetrix PSIDを使用して行った。It is the figure which showed the AA verification set, and has shown the dendrogram and heat map of 33 samples in a verification data set. Hierarchical clustering using Euclidean distances and mean linkages was used to identify 2002 Affymetrix PSIDs identified as differentially expressed between AA patients and normal controls in the Discovery data set used to cluster the samples. Done using. AAサンプル間のT細胞免疫遺伝子シグニチャを示した図であり、各浸潤性免疫組織に特有のシグニチャ遺伝子を使用したAA患者及び未罹患コントロールの教師なしのコンセンサスクラスタリングが、各サンプルにおける浸潤物の相対的な定量化を可能にしている。このヒートマップでは、赤色はより高い発現を示し、白色はより低い発現を示している。3つの主要なスーパークラスタの境界が、マーカー発現に基づき、低、中(Med)及び高の浸潤の相対的レベルとして画定されている。FIG. 7 shows T cell immunity gene signatures between AA samples, where unsupervised consensus clustering of AA patients and unaffected controls using signature genes unique to each invasive immune tissue shows relative infiltrates in each sample. Quantification is possible. In this heat map, red indicates higher expression and white indicates lower expression. The boundaries of the three major superclusters are defined as relative levels of low, medium and high invasion based on marker expression. AAサンプル間のT細胞免疫遺伝子シグニチャを示した図であり、3つの浸潤スーパークラスタが、予後と統計的に有意に相関している。3x3カイ二乗検定が、浸潤の重症度はこれらの患者にわたるAA表現型の重症度を予測するということを明らかにしている。各セルに表示された数は、付随するスーパークラスタで見出される各臨床提示の割合を表し、例えば、NCサンプルの72%が低クラスタで見出された。カイ二乗統計及び付随するp値が提供されている。FIG. 3 shows T cell immunity gene signatures between AA samples, with three invasion superclusters statistically significantly correlated with prognosis. A 3x3 chi-square test reveals that the severity of invasion predicts the severity of the AA phenotype across these patients. The number displayed in each cell represents the percentage of each clinical presentation found in the accompanying supercluster, for example, 72% of NC samples were found in low clusters. Chi-square statistics and associated p-values are provided. AA疾患特異的シグニチャにおけるモジュールがALADIN成分を定めることを示した図であり、樹状図が、遺伝子同時発現クラスタリング結果を反映している。底部に沿って、色付きのバーコードが、この研究で使用した20の同時発現されたモジュールを同定した区画を示している。FIG. 4 shows that the module in the AA disease-specific signature defines the ALADIN component, and the dendrogram reflects the gene co-expression clustering results. Along the bottom, a colored barcode indicates the compartment that identified the 20 co-expressed modules used in this study. AA疾患特異的シグニチャにおけるモジュールがALADIN成分を定めることを示した図であり、20のモジュールとの関連性についていくつかの臨床的形質を試験した場合の結果の表を示している。各セルには、対応するモジュールと形質との関連性に対するp値が表示されている。セルは、関連性の有意性に対応するように増える赤色に色付けされている。FIG. 5 shows that modules in AA disease-specific signatures define ALADIN components, showing a table of results when testing several clinical traits for association with 20 modules. In each cell, a p-value for the association between the corresponding module and the character is displayed. The cells are colored red that increases to correspond to the significance of the association. AA疾患特異的シグニチャにおけるモジュールがALADIN成分を定めることを示した図であり、AAコホートにおける元のALADIN経路のそれぞれの統計的濃縮を試験するGene Set Enrichment Analysesを示している。未罹患コントロールに対する全ての比較において、予想される方向でのIFN、CTL及びKRTの経路における遺伝子の統計的濃縮があった(IFN及びCTLが正に濃縮され、KRTが負に濃縮されている)。FIG. 5 shows that modules in AA disease-specific signatures define ALADIN components, showing Gene Set Enrichment Analyzes that test the statistical enrichment of each of the original ALADIN pathways in the AA cohort. In all comparisons to unaffected controls, there was a statistical enrichment of genes in the IFN, CTL and KRT pathways in the expected direction (IFN and CTL were positively enriched and KRT was negatively enriched). . AA疾患特異的シグニチャにおけるモジュールがALADIN成分を定めることを示した図であり、AAコホートにおける元のALADIN経路のそれぞれの統計的濃縮を試験するGene Set Enrichment Analysesを示している。未罹患コントロールに対する全ての比較において、予想される方向でのIFN、CTL及びKRTの経路における遺伝子の統計的濃縮があった(IFN及びCTLが正に濃縮され、KRTが負に濃縮されている)。FIG. 5 shows that modules in AA disease-specific signatures define ALADIN components, showing Gene Set Enrichment Analyzes that test the statistical enrichment of each of the original ALADIN pathways in the AA cohort. In all comparisons to unaffected controls, there was a statistical enrichment of genes in the IFN, CTL and KRT pathways in the expected direction (IFN and CTL were positively enriched and KRT was negatively enriched). . AA疾患特異的シグニチャにおけるモジュールがALADIN成分を定めることを示した図であり、AAコホートにおける元のALADIN経路のそれぞれの統計的濃縮を試験するGene Set Enrichment Analysesを示している。未罹患コントロールに対する全ての比較において、予想される方向でのIFN、CTL及びKRTの経路における遺伝子の統計的濃縮があった(IFN及びCTLが正に濃縮され、KRTが負に濃縮されている)。FIG. 5 shows that modules in AA disease-specific signatures define ALADIN components, showing Gene Set Enrichment Analyzes that test the statistical enrichment of each of the original ALADIN pathways in the AA cohort. In all comparisons to unaffected controls, there was a statistical enrichment of genes in the IFN, CTL and KRT pathways in the expected direction (IFN and CTL were positively enriched and KRT was negatively enriched). . ALADIN成分が、AA表現型及び正常コントロールを区別することを示した図であり、ALADINのCTL(上のパネル)、IFN(中央のパネル)及びKRT(下のパネル)の成分を、正常コントロール、AAP及びAU/ATのサンプル間で比較した。*p<0.05;**p<0.0001。FIG. 6 shows that the ALADIN component distinguishes between AA phenotype and normal control, wherein the components of ALADIN CTL (upper panel), IFN (middle panel) and KRT (lower panel) are normal control, A comparison was made between AAP and AU / AT samples. * P <0.05; ** p <0.0001. 期間は、AAP患者間のALADIN成分スコアに有意に影響しないことを示した図であり、ALADINのCTL(上のパネル)、IFN(中央のパネル)及びKRT(下のパネル)の成分を、5年未満又は少なくとも5年の持続期間のAAP患者間で比較した。有意な差は見つからなかった。The time period does not significantly affect the ALADIN component score among AAP patients. The ALADIN CTL (upper panel), IFN (middle panel) and KRT (lower panel) components Comparisons were made between AAP patients with a duration of less than a year or at least 5 years. No significant difference was found. CD8+NKG2D+細胞傷害性Tリンパ球が皮膚において蓄積し、AAマウスにおいて疾患を誘導するのに必要であり且つ十分であることを示した図であり、(K71によってマークされている)毛包の内毛根鞘におけるNKG2Dリガンド(H60)の免疫蛍光染色を示している。スケールバー、100μm。FIG. 6 shows that CD8 + NKG2D + cytotoxic T lymphocytes accumulate in the skin and are necessary and sufficient to induce disease in AA mice, and are the inner root of the hair follicle (marked by K71) Figure 8 shows immunofluorescent staining of NKG2D ligand (H60) in the sheath. Scale bar, 100 μm. CD8+NKG2D+細胞傷害性Tリンパ球が皮膚において蓄積し、AAマウスにおいて疾患を誘導するのに必要であり且つ十分であることを示した図であり、C57BL/6、健常C3H/HeJ及びC3H/HeJAAマウスの毛包におけるCD8+NKG2D+細胞を示している。上のスケールバー、100μm;下のスケールバー、50μm。FIG. 6 shows that CD8 + NKG2D + cytotoxic T lymphocytes accumulate in the skin and are necessary and sufficient to induce disease in AA mice, C57BL / 6, healthy C3H / HeJ and C3H / HeJAA mice CD8 + NKG2D + cells in the hair follicle of FIG. Upper scale bar, 100 μm; lower scale bar, 50 μm. CD8+NKG2D+細胞傷害性Tリンパ球が皮膚において蓄積し、AAマウスにおいて疾患を誘導するのに必要であり且つ十分であることを示した図であり、C3H/HeJAAマウスにおける皮膚リンパ節腫脹及び細胞過形成を示している。FIG. 7 shows that CD8 + NKG2D + cytotoxic T lymphocytes accumulate in the skin and are necessary and sufficient to induce disease in AA mice, cutaneous lymphadenopathy and cell hyperplasia in C3H / HeJAA mice Is shown. CD8+NKG2D+細胞傷害性Tリンパ球が皮膚において蓄積し、AAマウスにおいて疾患を誘導するのに必要であり且つ十分であることを示した図であり、脱毛症マウス対未移植マウスの皮膚及び皮膚排出リンパ節におけるCD8+NKG2D+T細胞の頻度(ボックスの領域の上に示されている数)を示している。FIG. 4 shows that CD8 + NKG2D + cytotoxic T lymphocytes accumulate in the skin and are necessary and sufficient to induce disease in AA mice, and the skin and skin draining lymphs of alopecia versus unimplanted mice The frequency of CD8 + NKG2D + T cells in the node (number shown above box area) is shown. CD8+NKG2D+細胞傷害性Tリンパ球が皮膚において蓄積し、AAマウスにおいて疾患を誘導するのに必要であり且つ十分であることを示した図であり、C3H/HeJ脱毛症マウスの皮膚リンパ節におけるCD8+NKG2D+T細胞の免疫表現型を示している。FIG. 6 shows that CD8 + NKG2D + cytotoxic T lymphocytes accumulate in the skin and are necessary and sufficient to induce disease in AA mice, and CD8 + NKG2D + T cells in the skin lymph nodes of C3H / HeJ alopecia mice Shows the immune phenotype. CD8+NKG2D+細胞傷害性Tリンパ球が皮膚において蓄積し、AAマウスにおいて疾患を誘導するのに必要であり且つ十分であることを示した図であり、C3H/HeJの毛包から増殖したRae−lt発現真皮鞘細胞(左)、遮断抗NKG2D抗体又はアイソタイプのコントロールの存在下での、AAマウスの皮膚リンパ節から単離されたCD8+NKG2D+T細胞によって誘導される用量依存的特異的細胞溶解(右)を示している。エフェクターターゲット比が、示されているように与えられている。データは平均±s.d.として表されている。FIG. 2 shows that CD8 + NKG2D + cytotoxic T lymphocytes accumulate in the skin and are necessary and sufficient to induce disease in AA mice, with Rae-lt expression grown from C3H / HeJ hair follicles Shows dose-dependent specific cell lysis (right) induced by CD8 + NKG2D + T cells isolated from AA mouse skin lymph nodes in the presence of dermal sheath cells (left), blocking anti-NKG2D antibody or isotype control ing. Effector target ratios are given as shown. Data are mean ± s. d. It is expressed as CD8+NKG2D+細胞傷害性Tリンパ球が皮膚において蓄積し、AAマウスにおいて疾患を誘導するのに必要であり且つ十分であることを示した図であり、全リンパ節(LN)細胞、CD8+NKG2D+T細胞のみ、CD+NKG2D−T細胞又はNKG2D+を枯渇したリンパ節細胞を皮下注射したC3H/HeJマウス(1つの群あたり5匹のマウス)における脱毛を示している。マウスは2つの実験の代表である。***P<0.001(フィッシャーの正確確率検定)。FIG. 4 shows that CD8 + NKG2D + cytotoxic T lymphocytes accumulate in the skin and are necessary and sufficient to induce disease in AA mice, all lymph node (LN) cells, CD8 + NKG2D + T cells only, CD + NKG2D -Shows hair loss in C3H / HeJ mice (5 mice per group) injected subcutaneously with lymph node cells depleted of T cells or NKG2D +. Mice are representative of two experiments. *** P <0.001 (Fisher exact test). IFN−γ、IL−2又はIL−15Rβに対する遮断抗体によるAAの予防を示し、C3H/HeJ移植マウスを、移植の時点から全身的に処置したことを示した図であり、IFN−γに対する抗体を用いて移植の時点から全身的に処置したC3H/HeJ移植マウスにおけるAAの発生を示している。FIG. 6 shows prevention of AA by a blocking antibody against IFN-γ, IL-2 or IL-15Rβ, and shows that C3H / HeJ transplanted mice were treated systemically from the time of transplantation, and antibodies against IFN-γ 2 shows the development of AA in C3H / HeJ transplanted mice treated systemically from the time of transplantation using. IFN−γ、IL−2又はIL−15Rβに対する遮断抗体によるAAの予防を示し、C3H/HeJ移植マウスを、移植の時点から全身的に処置したことを示した図であり、IFN−γに対する抗体を用いて移植の時点から全身的に処置したC3H/HeJ移植マウスにおけるAAの発生を示している。PBS−処置マウスと比較した、IFN−γに対する抗体を用いて処置したマウスの皮膚におけるCD8+NKG2D+T細胞の頻度(ボックスの領域の上に示されている数)を示している。(*P<0.05、**P<0.01、***p<0.001)FIG. 6 shows prevention of AA by a blocking antibody against IFN-γ, IL-2 or IL-15Rβ, and shows that C3H / HeJ transplanted mice were treated systemically from the time of transplantation, and antibodies against IFN-γ 2 shows the development of AA in C3H / HeJ transplanted mice treated systemically from the time of transplantation using. FIG. 6 shows the frequency of CD8 + NKG2D + T cells in the skin of mice treated with an antibody to IFN-γ compared to PBS-treated mice (numbers shown above the box area). (** P <0.05, ** P <0.01, *** p <0.001) IFN−γ、IL−2又はIL−15Rβに対する遮断抗体によるAAの予防を示し、C3H/HeJ移植マウスを、移植の時点から全身的に処置したことを示した図であり、アイソタイプコントロール抗体を用いて、又は、IFN−γに対する抗体を用いて処置したマウスの皮膚におけるCD8及びMHCのクラスI及びIIの発現を示す皮膚生検の免疫組織化学染色を示している。スケールバー、100μm。It is the figure which showed the prevention of AA by the blocking antibody with respect to IFN-gamma, IL-2, or IL-15R (beta), and showed that the C3H / HeJ transplant mouse | mouth was treated systemically from the time of a transplant, using an isotype control antibody. Or immunohistochemical staining of skin biopsies showing CD8 and MHC class I and II expression in the skin of mice treated with antibodies to IFN-γ. Scale bar, 100 μm. IFN−γ、IL−2又はIL−15Rβに対する遮断抗体によるAAの予防を示し、C3H/HeJ移植マウスを、移植の時点から全身的に処置したことを示した図であり、IL−2に対する抗体を用いて移植の時点から全身的に処置したC3H/HeJ移植マウスにおけるAAの発生を示している。FIG. 6 shows prevention of AA by blocking antibodies against IFN-γ, IL-2 or IL-15Rβ, and shows that C3H / HeJ transplanted mice were treated systemically from the time of transplantation, and antibodies against IL-2 2 shows the development of AA in C3H / HeJ transplanted mice treated systemically from the time of transplantation using. IFN−γ、IL−2又はIL−15Rβに対する遮断抗体によるAAの予防を示し、C3H/HeJ移植マウスを、移植の時点から全身的に処置したことを示した図であり、IL−2に対する抗体を用いて移植の時点から全身的に処置したC3H/HeJ移植マウスにおけるAAの発生を示している。PBS−処置マウスと比較した、IL−2に対する抗体を用いて処置したマウスの皮膚におけるCD8+NKG2D+T細胞の頻度(ボックスの領域の上に示されている数)を示している。(*P<0.05、**P<0.01、***p<0.001)FIG. 6 shows prevention of AA by blocking antibodies against IFN-γ, IL-2 or IL-15Rβ, and shows that C3H / HeJ transplanted mice were treated systemically from the time of transplantation, and antibodies against IL-2 2 shows the development of AA in C3H / HeJ transplanted mice treated systemically from the time of transplantation using. FIG. 6 shows the frequency of CD8 + NKG2D + T cells in the skin of mice treated with an antibody to IL-2 compared to PBS-treated mice (number shown above box area). (** P <0.05, ** P <0.01, *** p <0.001) IFN−γ、IL−2又はIL−15Rβに対する遮断抗体によるAAの予防を示し、C3H/HeJ移植マウスを、移植の時点から全身的に処置したことを示した図であり、アイソタイプコントロール抗体を用いて、又は、IL−2に対する抗体を用いて処置したマウスの皮膚におけるCD8及びMHCのクラスI及びIIの発現を示す皮膚生検の免疫組織化学染色を示している。スケールバー、100μm。It is the figure which showed the prevention of AA by the blocking antibody with respect to IFN-gamma, IL-2, or IL-15R (beta), and showed that the C3H / HeJ transplant mouse | mouth was treated systemically from the time of a transplant, using an isotype control antibody. Or immunohistochemical staining of skin biopsies showing CD8 and MHC class I and II expression in the skin of mice treated with antibodies to IL-2. Scale bar, 100 μm. IFN−γ、IL−2又はIL−15Rβに対する遮断抗体によるAAの予防を示し、C3H/HeJ移植マウスを、移植の時点から全身的に処置したことを示した図であり、IL−15Rβに対する抗体を用いて移植の時点から全身的に処置したC3H/HeJ移植マウスにおけるAAの発生を示している。FIG. 2 shows prevention of AA by blocking antibodies against IFN-γ, IL-2 or IL-15Rβ, and shows that C3H / HeJ transplanted mice were treated systemically from the time of transplantation, and antibodies against IL-15Rβ 2 shows the development of AA in C3H / HeJ transplanted mice treated systemically from the time of transplantation using. IFN−γ、IL−2又はIL−15Rβに対する遮断抗体によるAAの予防を示し、C3H/HeJ移植マウスを、移植の時点から全身的に処置したことを示した図であり、IL−15Rβに対する抗体を用いて移植の時点から全身的に処置したC3H/HeJ移植マウスにおけるAAの発生を示している。PBS−処置マウスと比較した、IL−15Rβに対する抗体を用いて処置したマウスの皮膚におけるCD8+NKG2D+T細胞の頻度(ボックスの領域の上に示されている数)を示している。(*P<0.05、**P<0.01、***p<0.001)FIG. 2 shows prevention of AA by blocking antibodies against IFN-γ, IL-2 or IL-15Rβ, and shows that C3H / HeJ transplanted mice were treated systemically from the time of transplantation, and antibodies against IL-15Rβ 2 shows the development of AA in C3H / HeJ transplanted mice treated systemically from the time of transplantation using. FIG. 6 shows the frequency of CD8 + NKG2D + T cells in the skin of mice treated with antibodies to IL-15Rβ (numbers shown above the box area) compared to PBS-treated mice. (** P <0.05, ** P <0.01, *** p <0.001) IFN−γ、IL−2又はIL−15Rβに対する遮断抗体によるAAの予防を示し、C3H/HeJ移植マウスを、移植の時点から全身的に処置したことを示した図であり、アイソタイプコントロール抗体を用いて、又は、IL−15Rβに対する抗体を用いて処置したマウスの皮膚におけるCD8及びMHCのクラスI及びIIの発現を示す皮膚生検の免疫組織化学染色を示している。スケールバー、100μm。It is the figure which showed the prevention of AA by the blocking antibody with respect to IFN-gamma, IL-2, or IL-15R (beta), and showed that the C3H / HeJ transplant mouse | mouth was treated systemically from the time of a transplant, using an isotype control antibody. Or immunohistochemical staining of skin biopsies showing CD8 and MHC class I and II expression in the skin of mice treated with antibodies to IL-15Rβ. Scale bar, 100 μm. 全身性JAK1/2又はJAK3の抑制は、移植C3H/HeJマウスにおいてAAの発症を防ぐことを示した図であり、ルキソリチニブ(JAK1/2i)を用いて移植の時点から全身的に処置したC3H/HeJ移植マウスにおけるAAの発生を示している。(**P<0.01)。処置中止から更なる12週間後の毛の再生も示されている。スケールバー、100μm。Suppression of systemic JAK1 / 2 or JAK3 is shown to prevent the development of AA in transplanted C3H / HeJ mice, and C3H / C treated systemically from the time of transplantation with luxolitinib (JAK1 / 2i) Fig. 4 shows the occurrence of AA in HeJ transplanted mice. (** P <0.01). Hair regeneration is also shown 12 weeks after discontinuation of treatment. Scale bar, 100 μm. 全身性JAK1/2又はJAK3の抑制は、移植C3H/HeJマウスにおいてAAの発症を防ぐことを示した図であり、ルキソリチニブ(JAK1/2i)を用いて移植の時点から全身的に処置したC3H/HeJ移植マウスにおけるAAの発生を示している。(**P<0.01)Suppression of systemic JAK1 / 2 or JAK3 is shown to prevent the development of AA in transplanted C3H / HeJ mice, and C3H / C treated systemically from the time of transplantation with luxolitinib (JAK1 / 2i) Fig. 4 shows the occurrence of AA in HeJ transplanted mice. (** P <0.01) 全身性JAK1/2又はJAK3の抑制は、移植C3H/HeJマウスにおいてAAの発症を防ぐことを示した図であり、PBSを用いて、又は、JAK1/2iを用いて処置したマウスの皮膚及び皮膚リンパ節におけるCD8+NKG2D+T細胞の頻度(ボックスの領域の上に示されている数)を示している。(***p<0.001)FIG. 4 shows that suppression of systemic JAK1 / 2 or JAK3 prevents the development of AA in transplanted C3H / HeJ mice, and the skin and skin of mice treated with PBS or with JAK1 / 2i The frequency of CD8 + NKG2D + T cells in the lymph nodes (number shown above box area) is shown. (*** p <0.001) 全身性JAK1/2又はJAK3の抑制は、移植C3H/HeJマウスにおいてAAの発症を防ぐことを示した図であり、PBSを用いて、又は、JAK1/2iを用いて処置したマウスの皮膚におけるCD8及びMHCのクラスI及びIIの発現を示す皮膚生検の免疫組織化学染色を示している。Suppression of systemic JAK1 / 2 or JAK3 prevents the development of AA in transplanted C3H / HeJ mice, and CD8 in the skin of mice treated with PBS or with JAK1 / 2i FIG. 6 shows immunohistochemical staining of skin biopsies showing MHC class I and II expression. 全身性JAK1/2又はJAK3の抑制は、移植C3H/HeJマウスにおいてAAの発症を防ぐことを示した図であり、log2平均発現Z−スコアとして与えられた、PBSを用いて、又は、JAK1/2iを用いて処置したマウス由来の転写解析のALADINスコアを示している。Inhibition of systemic JAK1 / 2 or JAK3 is shown to prevent the development of AA in transplanted C3H / HeJ mice, given as log2 mean expression Z-score, using PBS, or JAK1 / 2 shows the ALADIN score of transcriptional analysis from mice treated with 2i. 全身性JAK1/2又はJAK3の抑制は、移植C3H/HeJマウスにおいてAAの発症を防ぐことを示した図であり、トファシチニブ(JAK3i)を用いて移植の時点から全身的に処置したC3H/HeJ移植マウスにおけるAAの発生を示している。(**P<0.01)。処置中止から更なる12週間後の毛の再生も示されている。スケールバー、100μm。Suppression of systemic JAK1 / 2 or JAK3 shows that AA development is prevented in transplanted C3H / HeJ mice, and C3H / HeJ transplant treated systemically from the time of transplantation with tofacitinib (JAK3i) 2 shows the occurrence of AA in mice. (** P <0.01). Hair regeneration is also shown 12 weeks after discontinuation of treatment. Scale bar, 100 μm. 全身性JAK1/2又はJAK3の抑制は、移植C3H/HeJマウスにおいてAAの発症を防ぐことを示した図であり、トファシチニブ(JAK3i)を用いて移植の時点から全身的に処置したC3H/HeJ移植マウスにおけるAAの発生を示している。(**P<0.01)Suppression of systemic JAK1 / 2 or JAK3 shows that AA development is prevented in transplanted C3H / HeJ mice, and C3H / HeJ transplant treated systemically from the time of transplantation with tofacitinib (JAK3i) 2 shows the occurrence of AA in mice. (** P <0.01) 全身性JAK1/2又はJAK3の抑制は、移植C3H/HeJマウスにおいてAAの発症を防ぐことを示した図であり、PBSを用いて、又は、JAK3iを用いて処置したマウスの皮膚及び皮膚リンパ節におけるCD8+NKG2D+T細胞の頻度(ボックスの領域の上に示されている数)を示している。(***p<0.001)FIG. 3 shows that suppression of systemic JAK1 / 2 or JAK3 prevents the development of AA in transplanted C3H / HeJ mice, and the skin and lymph nodes of mice treated with PBS or with JAK3i Shows the frequency of CD8 + NKG2D + T cells (numbers shown above the box area). (*** p <0.001) 全身性JAK1/2又はJAK3の抑制は、移植C3H/HeJマウスにおいてAAの発症を防ぐことを示した図であり、PBSを用いて、又は、JAK3iを用いて処置したマウスの皮膚におけるCD8及びMHCのクラスI及びIIの発現を示す皮膚生検の免疫組織化学染色を示している。Suppression of systemic JAK1 / 2 or JAK3 is shown to prevent the development of AA in transplanted C3H / HeJ mice, CD8 and MHC in the skin of mice treated with PBS or with JAK3i FIG. 2 shows immunohistochemical staining of skin biopsies showing class I and II expression. 全身性JAK1/2又はJAK3の抑制は、移植C3H/HeJマウスにおいてAAの発症を防ぐことを示した図であり、log2平均発現Z−スコアとして与えられた、PBSを用いて、又は、JAK3iを用いて処置したマウス由来の転写解析のALADINスコアを示している。Suppression of systemic JAK1 / 2 or JAK3 is shown to prevent the development of AA in transplanted C3H / HeJ mice, given as log2 mean expression Z-score, using PBS, or JAK3i 2 shows the ALADIN score of transcription analysis from mice treated with 下流のエフェクターキナーゼJAK1/2又はJAK3の局所的な小分子インヒビターを用いた確立されたAAの回復、及び、AAを有する患者の臨床結果を示した図であり、12週間にわたる連日の投与によって0.5%JAK1/2i(中央)、0.5%JAK3i(下)又は溶媒のみ(Aquaphor、上)で背部を局所的に処置した、長期にわたり(移植後少なくとも12週)AAを有する1つの群あたり3匹のマウスを示している。この実験を3回繰り返した。処置中止後更なる8週間の毛の再生も示されている。FIG. 7 shows the recovery of established AA using a local small molecule inhibitor of downstream effector kinase JAK1 / 2 or JAK3 and the clinical outcome of patients with AA, with 0 daily administration for 12 weeks One group with AA over a long period (at least 12 weeks post-transplantation) with the back treated locally with 5% JAK1 / 2i (middle), 0.5% JAK3i (bottom) or vehicle alone (Aquaphor, top) Three mice are shown. This experiment was repeated three times. An additional 8 weeks of hair regeneration after discontinuation of treatment is also shown. 下流のエフェクターキナーゼJAK1/2又はJAK3の局所的な小分子インヒビターを用いた確立されたAAの回復、及び、AAを有する患者の臨床結果を示した図であり、処置後の週として示されている育毛指数の時間経過を示している。FIG. 4 shows the recovery of established AA using local small molecule inhibitors of downstream effector kinase JAK1 / 2 or JAK3 and the clinical outcome of patients with AA, shown as the week after treatment It shows the time course of the hair growth index. 下流のエフェクターキナーゼJAK1/2又はJAK3の局所的な小分子インヒビターを用いた確立されたAAの回復、及び、AAを有する患者の臨床結果を示した図であり、溶媒コントロールマウスと比較した、JAK1/2i又はJAK3iを用いて処置したマウスの皮膚におけるCD8+NKG2D+T細胞の頻度(ボックスの領域の上に示されている数)を示している(平均±s.e.m.、1つの群あたりn=3、*P<0.05、**P<0.01)。NS、有意ではない。FIG. 4 shows the recovery of established AA using local small molecule inhibitors of downstream effector kinase JAK1 / 2 or JAK3 and the clinical outcome of patients with AA, compared to solvent control mice, JAK1 Shown is the frequency of CD8 + NKG2D + T cells in the skin of mice treated with / 2i or JAK3i (number shown above the box area) (mean ± sem, n = per group) 3, * P <0.05, ** P <0.01). NS, not significant. 下流のエフェクターキナーゼJAK1/2又はJAK3の局所的な小分子インヒビターを用いた確立されたAAの回復、及び、AAを有する患者の臨床結果を示した図であり、ALADINスコアは、log2平均発現Z−スコアとして与えられるCTL及びIFNシグニチャの処置関連の減少を示している。FIG. 2 shows the recovery of established AA using local small molecule inhibitors of downstream effector kinase JAK1 / 2 or JAK3 and the clinical outcome of patients with AA, where the ALADIN score is log2 mean expression Z -Shows treatment-related reductions in CTL and IFN signatures given as scores. 下流のエフェクターキナーゼJAK1/2又はJAK3の局所的な小分子インヒビターを用いた確立されたAAの回復、及び、AAを有する患者の臨床結果を示した図であり、マウスの皮膚生検の免疫組織化学染色が、CD8及びMHCのクラスI及びIIのマーカーの発現の処置関連の減少を示している。スケールバー、100μm。FIG. 2 shows recovery of established AA using a local small molecule inhibitor of downstream effector kinase JAK1 / 2 or JAK3, and clinical results of a patient with AA, immune tissue of a mouse skin biopsy Chemical staining shows a treatment-related decrease in the expression of CD8 and MHC class I and II markers. Scale bar, 100 μm. 下流のエフェクターキナーゼJAK1/2又はJAK3の局所的な小分子インヒビターを用いた確立されたAAの回復、及び、AAを有する患者の臨床結果を示した図であり、ルキソリチニブを用いた、ベースラインにて頭皮のうち>80%の脱毛を有したAAを有する患者3の処置、及び、経口処置の12週間後の毛の再生を示している。FIG. 4 shows recovery of established AA using local small molecule inhibitors of downstream effector kinase JAK1 / 2 or JAK3 and clinical results of patients with AA, using baseline with ruxolitinib Shown is treatment of patient 3 with AA having> 80% hair loss of the scalp and hair regeneration 12 weeks after oral treatment. 下流のエフェクターキナーゼJAK1/2又はJAK3の局所的な小分子インヒビターを用いた確立されたAAの回復、及び、AAを有する患者の臨床結果を示した図であり、患者2の処置前(ベースライン)、及び、処置の12週間後に得られた生検の臨床的相関性研究を示しており、CD4、CD8及びヒト白血球抗原(HLA)のクラスI(A、B、C)及びクラスII(DP、DQ、DR)に対する免疫染色を含んでいる。スケールバー、200μm。FIG. 4 shows the recovery of established AA using a local small molecule inhibitor of downstream effector kinase JAK1 / 2 or JAK3 and the clinical outcome of a patient with AA, before treatment of patient 2 (baseline ) And a clinical correlation study of biopsies obtained 12 weeks after treatment, class I (A, B, C) and class II (DP) of CD4, CD8 and human leukocyte antigen (HLA) , DQ, DR). Scale bar, 200 μm. 下流のエフェクターキナーゼJAK1/2又はJAK3の局所的な小分子インヒビターを用いた確立されたAAの回復、及び、AAを有する患者の臨床結果を示した図であり、ヒートマップとして提示されたAAを有する処置した患者1及び2由来のRNAマイクロアレイ解析(処置前対処置後対3の正常な対象)を示している。KRT、毛包ケラチン。FIG. 6 shows recovery of established AA using local small molecule inhibitors of downstream effector kinases JAK1 / 2 or JAK3 and clinical results of patients with AA, showing AA presented as a heat map Figure 2 shows RNA microarray analysis from treated patients 1 and 2 (pre-treatment versus post-treatment versus 3 normal subjects). KRT, hair follicle keratin. 下流のエフェクターキナーゼJAK1/2又はJAK3の局所的な小分子インヒビターを用いた確立されたAAの回復、及び、AAを有する患者の臨床結果を示した図であり、累積ALADIN指数として提示されたAAを有する処置した患者1及び2由来のRNAマイクロアレイ解析(処置前対処置後対3の正常な対象)を示している。KRT、毛包ケラチン。FIG. 6 shows the recovery of established AA using local small molecule inhibitors of downstream effector kinase JAK1 / 2 or JAK3 and the clinical outcome of patients with AA, presented as a cumulative ALADIN index Figure 2 shows RNA microarray analysis from treated patients 1 and 2 with (pre-treatment versus post-treatment versus 3 normal subjects). KRT, hair follicle keratin. トファシチニブで処置したAA患者由来の頭皮皮膚生検サンプルの血清CXCL10の臨床写真及びALADINプロファイルを示した図である。上のパネルでは、16週間の1日2回のトファシチニブ5mgを用いた処置にわたって、後側の頭皮の写真を得た。左下のパネルでは、血液及び頭皮の皮膚サンプルを、ベースライン及びトファシチニブを用いた処置の4週間後に採取した。CXCL10 ELISAを行った。中央下のパネルでは、健常コントロール患者(正常)から、及び、ベースライン(T0)及び処置の4週間後(T4)にてAA患者から採取した頭皮の皮膚サンプルからのALADIN遺伝子のヒートマップが示されている。右下のパネルでは、健常コントロール患者(黒)から、及び、ベースライン(赤色)及び処置の4週間後(黄色)にてAA患者から採取した頭皮の皮膚サンプルのALADINプロットが示されている。FIG. 2 shows a clinical photograph and ALADIN profile of serum CXCL10 of a scalp skin biopsy sample from an AA patient treated with tofacitinib. In the upper panel, photographs of the posterior scalp were obtained over the course of treatment with 5 mg of tofacitinib twice daily for 16 weeks. In the lower left panel, blood and scalp skin samples were taken 4 weeks after treatment with baseline and tofacitinib. A CXCL10 ELISA was performed. The lower center panel shows a heat map of ALADIN gene from healthy control patients (normal) and from scalp skin samples taken from AA patients at baseline (T0) and 4 weeks after treatment (T4). Has been. In the lower right panel, ALADIN plots of scalp skin samples taken from healthy control patients (black) and from AA patients at baseline (red) and 4 weeks after treatment (yellow) are shown. 経口トファシチニブ処置の中断後の脱毛の再発を示した図である。左のパネルでは、処置の中断後8週間の状態が示されており、最小限の脱毛が認められ得る。右のパネルでは、処置の中断後16週間の状態が示されており、患者は、頭皮のほぼ完全な脱毛を示した。FIG. 5 shows recurrence of hair loss after discontinuation of oral tofacitinib treatment. In the left panel, 8 weeks after discontinuation of treatment is shown and minimal hair loss can be observed. In the right panel, 16 weeks after discontinuation of treatment is shown, and the patient showed almost complete hair loss of the scalp. 経口トファシチニブを用いて処置した円形脱毛症患者由来の頭皮の生検標本を示した図であり、ベースライン(左のパネル)及びトファシチニブを用いた処置の4週間後(右のパネル)でのH&E染色された頭皮の生検切片が示されている。FIG. 6 shows a biopsy specimen of a scalp from an alopecia areata treated with oral tofacitinib, H & E at baseline (left panel) and 4 weeks after treatment with tofacitinib (right panel) A stained biopsy section of the scalp is shown. ルキソリチニブ処置中及び中止後の毛髪の再生を示した図である。上のパネルでは、ルキソリチニブ処置中及び中断後の個人の患者に対するSALTスコアが示されている。中央のパネルでは、ルキソリチニブ処置中及び中断後の個人の患者に対するパーセント再生が示されている。下のパネルでは、回帰モデルからの予測された患者再生軌道(黒色の線)及び実際の患者再生軌道(青色の線)が示されている。FIG. 3 shows hair regeneration during and after luxolitinib treatment. In the upper panel, SALT scores are shown for individual patients during and after discontinuation of ruxolitinib. In the middle panel, the percentage regeneration for individual patients during and after discontinuation of ruxolitinib is shown. In the lower panel, the predicted patient regeneration trajectory (black line) and the actual patient regeneration trajectory (blue line) from the regression model are shown. ルキソリチニブ処置中及び中止後の毛髪の再生を示した図である。上のパネルでは、ルキソリチニブ処置中及び中断後の個人の患者に対するSALTスコアが示されている。中央のパネルでは、ルキソリチニブ処置中及び中断後の個人の患者に対するパーセント再生が示されている。下のパネルでは、回帰モデルからの予測された患者再生軌道(黒色の線)及び実際の患者再生軌道(青色の線)が示されている。FIG. 3 shows hair regeneration during and after luxolitinib treatment. In the upper panel, SALT scores are shown for individual patients during and after discontinuation of ruxolitinib. In the middle panel, the percentage regeneration for individual patients during and after discontinuation of ruxolitinib is shown. In the lower panel, the predicted patient regeneration trajectory (black line) and the actual patient regeneration trajectory (blue line) from the regression model are shown. ルキソリチニブに対するレスポンダーAA患者の臨床写真を示した図であり、各対の左のパネルはベースラインにて得られた写真であり、右のパネルはルキソリチニブを用いた処置の終わりにて得られた写真である。FIG. 2 shows a clinical photograph of a responder AA patient for ruxolitinib, the left panel of each pair is a photograph taken at baseline and the right panel is a photograph obtained at the end of treatment with ruxolitinib It is. 皮膚遺伝子発現に基づくバイオマーカーが臨床応答と相関することを示した図であり、ベースラインレスポンダーのサンプル及び健常コントロールサンプル間の発現差異がある遺伝子を使用した、ベースライン、処置の12週での患者由来のサンプル、及び、健常コントロール由来のサンプルのヒートマップ及びクラスタリング樹状図を示している。Figure 12 shows that biomarkers based on skin gene expression correlate with clinical response, using genes with differential expression between baseline responder samples and healthy control samples, at baseline, 12 weeks of treatment 2 shows a heat map and a clustering dendrogram of samples from patients and samples from healthy controls. 皮膚遺伝子発現に基づくバイオマーカーが臨床応答と相関することを示した図であり、処置後12週及びベースラインにて対象者から採取したサンプルの主成分プロットを示している。FIG. 6 shows that biomarkers based on skin gene expression correlate with clinical response, showing a principal component plot of samples taken from subjects at 12 weeks after treatment and at baseline. 皮膚遺伝子発現に基づくバイオマーカーが臨床応答と相関することを示した図であり、ALADIN遺伝子のヒートマップを示している。It is the figure which showed that the biomarker based on skin gene expression correlates with a clinical response, and has shown the heat map of the ALADIN gene. 皮膚遺伝子発現に基づくバイオマーカーが臨床応答と相関することを示した図であり、ALADINシグニチャの3次元プロットを示している。黒色、正常な対象者;赤色、ベースラインでのAAレスポンダー患者;紫色、12週間の処置後のAA患者;黄色、ベースラインでのAAノンレスポンダー患者;青色、12週間の処置後のAAノンレスポンダー患者。FIG. 5 shows that biomarkers based on skin gene expression correlate with clinical response, showing a three-dimensional plot of ALADIN signatures. Black, normal subjects; red, AA responder patient at baseline; purple, AA patient after 12 weeks of treatment; yellow, AA nonresponder patient at baseline; blue, AA non-responder after 12 weeks of treatment Responder patient. 皮膚遺伝子発現に基づくバイオマーカーが臨床応答と相関することを示した図であり、ALADIN成分シグニチャスコアを示している。左のパネルでは、CTLシグニチャスコア;中央のパネルでは、IFNシグニチャスコア;右のパネルでは、KRTシグニチャスコア;が示されている。*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001。FIG. 5 shows that biomarkers based on skin gene expression correlate with clinical response, showing ALADIN component signature scores. In the left panel the CTL signature score; in the middle panel the IFN signature score; in the right panel the KRT signature score is shown. * P <0.05, ** p <0.01, *** p <0.001. ベースライン、処置の終わり、及び、処置終了後の観察の終わりでの選択された患者の臨床写真を示した図である。A、D、G、ベースラインの写真。B、E、H、処置の終わり。C、F、I、観測の終わり。FIG. 6 shows clinical photographs of selected patients at baseline, end of treatment, and end of observation after the end of treatment. A, D, G, baseline photos. B, E, H, end of treatment. C, F, I, end of observation. レスポンダーにおける処置で正規化されたALADINシグニチャを示した図である。AA患者の皮膚サンプル由来のALADIN成分スコアを、ベースライン、12週目、及び、特定の症例においては、中間又は処置後の時点にて決定した。青色、レスポンダー患者;赤色、ノンレスポンダー患者;黒色、正常コントロール(NC)の患者。FIG. 5 shows an ALADIN signature normalized by a responder procedure. ALADIN component scores from AA patient skin samples were determined at baseline, week 12, and in certain cases at intermediate or post-treatment time points. Blue, responder patient; red, non-responder patient; black, normal control (NC) patient. ノンレスポンダー患者を示した図である。A、C、E、ベースラインの写真。B、D、F、処置の終わりの写真。It is the figure which showed the non-responder patient. A, C, E, baseline photos. B, D, F, end of treatment photo. 遺伝子発現解析が混合性の組織遺伝子シグニチャを同定することを示した図であり、AAGSを使用した、AAP、AT/AU及び未罹患コントロール(正常)のコホートの教師なしの階層的クラスタリングを示している(青色、過小発現、及び、赤色、過剰発現)。FIG. 6 shows that gene expression analysis identifies mixed tissue gene signatures, showing unsupervised hierarchical clustering of a cohort of AAP, AT / AU, and unaffected controls (normal) using AAGS. (Blue, underexpressed and red, overexpressed). 遺伝子発現解析が混合性の組織遺伝子シグニチャを同定することを示した図であり、遺伝子クラスタを示す遺伝子共通類似性マトリックスを示している。オレンジ色が強いほど、遺伝子発現における相違度が低いことを示している。AAにおいて過剰及び過少発現したクラスタが示されている。FIG. 6 shows that gene expression analysis identifies mixed tissue gene signatures, showing a gene common similarity matrix showing gene clusters. The stronger the orange color, the lower the difference in gene expression. Over and under expressed clusters in AA are shown. 遺伝子発現解析が混合性の組織遺伝子シグニチャを同定することを示した図であり、シグニチャにおける遺伝子及びそれに関連する統計的に濃縮された機能的カテゴリーのグラフ表示が示されている。青色はシグナル伝達経路を示し;黄色は免疫/炎症経路を示し;オレンジ色はHLAを示し;さらに、赤色は細胞死経路を示している。FDR補正されたp<0.05での経路を、この解析のために維持した。FIG. 5 shows that gene expression analysis identifies mixed tissue gene signatures, showing a graphical representation of genes in signatures and the statistically enriched functional categories associated therewith. Blue indicates signal transduction pathway; yellow indicates immune / inflammatory pathway; orange indicates HLA; and red indicates cell death pathway. The FDR corrected path with p <0.05 was maintained for this analysis. MRとしてのIKZF1及びDLX4の同定を示した図であり、浸潤組織(免疫細胞)において発現した遺伝子から、終末器官(end organ)(皮膚)において発現した遺伝子の制御因子の畳み込みを解く(デコンヴォルーションする)ために使用されるパイプラインの全体的な流れを示している。複雑な一次組織サンプルから測定された遺伝子(A〜Fでラベルされた藍緑色のノード)が、皮膚ネットワークにおける制御因子(R)にマップされ得るかどうかに基づき終末器官(赤色、AAGS)又は浸潤物(青色)に割り当てられている。赤色のノードにマップされた遺伝子のみが、MR分析のために考慮される。青色のノードにマップされた遺伝子は剪定される。It is the figure which showed the identification of IKZF1 and DLX4 as MR, and deconvolution of the regulatory factor of the gene expressed in the end organ (skin) from the gene expressed in the infiltrating tissue (immune cell) (decomvo) Shows the overall flow of the pipeline used to End organs (red, AAGS) or invasion based on whether genes measured from complex primary tissue samples (blue green nodes labeled AF) can be mapped to regulators (R) in the skin network Assigned to the object (blue). Only genes mapped to red nodes are considered for MR analysis. Genes mapped to blue nodes are pruned. MRとしてのIKZF1及びDLX4の同定を示した図であり、浸潤組織(免疫細胞)において発現した遺伝子から、終末器官(end organ)(皮膚)において発現した遺伝子の制御因子の畳み込みを解くために使用されるパイプラインの全体的な流れを示している。結果として生じるAAGSの剪定は、AAにおいて過剰発現される(クラスタ1、倍率変化に比例するノードサイズ)、及び、抑制される(クラスタ2)、IGSと相互に排他的である終末器官に富む遺伝子発現シグニチャ(藍緑色のノード)を提供している、p=1.77×10−4。It is the figure which showed identification of IKZF1 and DLX4 as MR, and is used in order to unfold the regulatory factor of the gene expressed in the end organ (skin) from the gene expressed in the infiltrating tissue (immune cell) Shows the overall flow of the pipeline. The resulting AAGS pruning is overexpressed in AA (cluster 1, node size proportional to fold change) and suppressed (cluster 2), a gene rich in end organs that are mutually exclusive with IGS Providing an expression signature (blue green node), p = 1.77 × 10 −4. MRとしてのIKZF1及びDLX4の同定を示した図であり、浸潤組織(免疫細胞)において発現した遺伝子から、終末器官(end organ)(皮膚)において発現した遺伝子の制御因子の畳み込みを解くために使用されるパイプラインの全体的な流れを示している。頭皮の皮膚制御因子の畳み込みを解くために、AAGS及びIGSに対してMR分析を行い、各シグニチャの候補制御因子を得た。皮膚における真のMR(R2)は、AAGSを使用した場合にのみ現れ、IGSにおいては現れない。浸潤制御因子(R1)は、AAGSを使用して検出されることはない。IKZF1及びDLX4は、AAGSを使用した場合にのみ有意なFDR値を有し、IGSを使用した場合には有意ではない(FDR=1)(左)。この分析は、皮膚においてAAGS(藍緑色の四角)及びMR(黄色の四角)としてIKZF1及びDLX4を確立している(右)。It is the figure which showed identification of IKZF1 and DLX4 as MR, and is used in order to unfold the regulatory factor of the gene expressed in the end organ (skin) from the gene expressed in the infiltrating tissue (immune cell) Shows the overall flow of the pipeline. MR analysis was performed on AAGS and IGS in order to solve the convolution of scalp skin control factors to obtain candidate control factors for each signature. True MR (R2) in the skin appears only when AAGS is used and not in IGS. Invasion regulator (R1) is not detected using AAGS. IKZF1 and DLX4 have significant FDR values only when AAGS is used and are not significant when IGS is used (FDR = 1) (left). This analysis establishes IKZF1 and DLX4 (right) as AAGS (blue green square) and MR (yellow square) in the skin. MRとしてのIKZF1及びDLX4の同定を示した図であり、浸潤組織(免疫細胞)において発現した遺伝子から、終末器官(end organ)(皮膚)において発現した遺伝子の制御因子の畳み込みを解くために使用されるパイプラインの全体的な流れを示している。頭皮の皮膚制御因子の畳み込みを解くために、AAGS及びIGSに対してMR分析を行い、各シグニチャの候補制御因子を得た。皮膚における真のMR(R2)は、AAGSを使用した場合にのみ現れ、IGSにおいては現れない。浸潤制御因子(R1)は、AAGSを使用して検出されることはない。IKZF1及びDLX4は、AAGSを使用した場合にのみ有意なFDR値を有し、IGSを使用した場合には有意ではない(FDR=1)(左)。この分析は、皮膚においてAAGS(藍緑色の四角)及びMR(黄色の四角)としてIKZF1及びDLX4を確立している(右)。It is the figure which showed identification of IKZF1 and DLX4 as MR, and is used in order to unfold the regulatory factor of the gene expressed in the end organ (skin) from the gene expressed in the infiltrating tissue (immune cell) Shows the overall flow of the pipeline. MR analysis was performed on AAGS and IGS in order to solve the convolution of scalp skin control factors to obtain candidate control factors for each signature. True MR (R2) in the skin appears only when AAGS is used and not in IGS. Invasion regulator (R1) is not detected using AAGS. IKZF1 and DLX4 have significant FDR values only when AAGS is used and are not significant when IGS is used (FDR = 1) (left). This analysis establishes IKZF1 and DLX4 (right) as AAGS (blue green square) and MR (yellow square) in the skin. IKZF1及びDLX4の外因性発現が、コンテクストに依存しないAA様遺伝子発現シグニチャを誘導することを示した図であり、IKZF1、DLX4を発現するプラスミドベクター、又は、DNA結合ドメインを欠くアイソフォームであるIKZFδ及びRFPを発現するコントロールで遺伝子導入したhuDP及びHKにおいて測定された遺伝子発現の2D階層的クラスタリングを示している。各実験に対する処置タイプ及び細胞タイプは、ヒートマップの上部に示されている。青色は減少した発現を示し、赤色は過剰発現を示している。FIG. 4 shows that exogenous expression of IKZF1 and DLX4 induces a context-independent AA-like gene expression signature, a plasmid vector that expresses IKZF1, DLX4, or an isoform lacking a DNA binding domain. And 2D hierarchical clustering of gene expression measured in huDP and HK transfected with a control expressing RFP. The treatment type and cell type for each experiment are shown at the top of the heat map. Blue indicates reduced expression and red indicates overexpression. IKZF1及びDLX4の外因性発現が、コンテクストに依存しないAA様遺伝子発現シグニチャを誘導することを示した図であり、平均±SEMとして表され、B−アクチンに対して正規化された、四通りの遺伝子導入された細胞におけるIKZF1及びDLX4 mRNAの発現の分析を示している。4 shows that exogenous expression of IKZF1 and DLX4 induces context-independent AA-like gene expression signatures, expressed as mean ± SEM, normalized to B-actin. FIG. 6 shows the analysis of IKZF1 and DLX4 mRNA expression in the transfected cells. IKZF1及びDLX4の外因性発現が、コンテクストに依存しないAA様遺伝子発現シグニチャを誘導することを示した図であり、IKZF1及びDLX4タンパク質を確認するウェスタンブロットを示している。FIG. 5 shows that exogenous expression of IKZF1 and DLX4 induces context-independent AA-like gene expression signatures, showing a Western blot confirming IKZF1 and DLX4 proteins. IKZF1及びDLX4の外因性発現が、コンテクストに依存しないAA様遺伝子発現シグニチャを誘導することを示した図であり、IKZF1過剰発現後のAAGSの発現差異によって評価されるAA様応答の特異性を測定するGSEAプロットが示されている。遺伝子が、x軸上で、最も発現差異のあるものから最も発現差異のないものまで、左から右にランク付けされており、バーコードが、IKZF1シグニチャ遺伝子の位置を表している。エンリッチメントスコア(ES)がプロット内に示されており、正規化されたエンリッチメントスコア(nES)が上部に表示されている。nESは、プロットの「最先端」でのES、すなわち、得られた最初の最大ESピークから得られる。p値が、無作為の帰無分布に対して比較されたnESに対して計算されている。FIG. 4 shows that exogenous expression of IKZF1 and DLX4 induces context-independent AA-like gene expression signatures, and measures the specificity of AA-like responses evaluated by differential expression of AAGS after IKZF1 overexpression A GSEA plot is shown. Genes are ranked from left to right on the x-axis from the most differential expression to the least differential expression, and the barcode represents the position of the IKZF1 signature gene. The enrichment score (ES) is shown in the plot and the normalized enrichment score (nES) is displayed at the top. The nES is obtained from the ES at the “tip” of the plot, ie the first maximum ES peak obtained. A p-value is calculated for nES compared against a random null distribution. IKZF1及びDLX4の外因性発現が、コンテクストに依存しないAA様遺伝子発現シグニチャを誘導することを示した図であり、DLX4過剰発現後のAAGSの発現差異によって評価されるAA様応答の特異性を測定するGSEAプロットが示されている。遺伝子が、x軸上で、最も発現差異のあるものから最も発現差異のないものまで、左から右にランク付けされており、バーコードが、DLX4シグニチャ遺伝子の位置を表している。エンリッチメントスコア(ES)がプロット内に示されており、正規化されたエンリッチメントスコア(nES)が上部に表示されている。nESは、プロットの「最先端」でのES、すなわち、得られた最初の最大ESピークから得られる。p値が、無作為の帰無分布に対して比較されたnESに対して計算されている。FIG. 5 shows that exogenous expression of IKZF1 and DLX4 induces context-independent AA-like gene expression signatures, and measures the specificity of AA-like responses assessed by differential expression of AAGS after DLX4 overexpression A GSEA plot is shown. Genes are ranked from left to right on the x-axis from the most differential expression to the least differential expression, and the barcode represents the location of the DLX4 signature gene. The enrichment score (ES) is shown in the plot and the normalized enrichment score (nES) is displayed at the top. The nES is obtained from the ES at the “tip” of the plot, ie the first maximum ES peak obtained. A p-value is calculated for nES compared against a random null distribution. IKZF1及びDLX4の外因性発現が、3つの培養細胞タイプにおけるNKG2D依存性PBMC関連細胞傷害の増加を誘導することを示した図である。各列の左側の概略図は、(三通りの)細胞傷害性アッセイのためにPBMCに導入される組織を記載している。色は宿主源を示している(一致する色は、宿主が一致する組織を示している)。中央の棒グラフは、6時間のインキュベーション後に得られた細胞傷害値(全てのバーの高さ)、又は、ヒト抗NKG2Dモノクローナル抗体を添加して6時間後に観察された細胞傷害値(灰色のバー)を表している。NKG2D依存性細胞傷害性は、それら2つの差(白いバー)である。右側の棒グラフは、RFPコントロールに対して正規化されたNKG2D依存性細胞傷害性における変化を報告している。IKZF1.2BはIKZF1δベクターで遺伝子導入した細胞を示し、IKZF1.3Bは完全長の転写物を示している。y軸は、最大細胞傷害性(全細胞数)の割合として測定された細胞傷害性を報告している。全てのエラーバーは±SEMを報告している。**は、FDR<0.05でのRFPコントロールとの統計的有意差を示している。(A)WB215J PBMC及びWB215J線維芽細胞に対応するデータ系列を示した図である。(B)培養されるhuDPに対するWB215J PBMCを示した図である。(C)培養されるHKに対するWB215J PBMCを示した図である。FIG. 3 shows that exogenous expression of IKZF1 and DLX4 induces an increase in NKG2D-dependent PBMC-related cytotoxicity in three cultured cell types. The schematic on the left side of each row describes the tissue introduced into the PBMC for (triplicate) cytotoxicity assays. The color indicates the host source (the matching color indicates the tissue to which the host matches). The middle bar graph shows cytotoxicity values obtained after 6 hours of incubation (all bar heights) or cytotoxicity values observed after 6 hours of addition of human anti-NKG2D monoclonal antibody (grey bars). Represents. NKG2D-dependent cytotoxicity is the difference between these two (white bars). The right bar graph reports changes in NKG2D-dependent cytotoxicity normalized to the RFP control. IKZF1.2B represents cells transfected with the IKZF1δ vector, and IKZF1.3B represents a full-length transcript. The y-axis reports cytotoxicity measured as a percentage of maximum cytotoxicity (total number of cells). All error bars report ± SEM. ** indicates a statistically significant difference from the RFP control with FDR <0.05. (A) It is the figure which showed the data series corresponding to WB215J PBMC and WB215J fibroblast. (B) WB215J PBMC against cultured huDP. (C) WB215J PBMC against cultured HK. 完全に再構築された主要制御因子モジュールが、免疫浸潤も重症度も予測することを示した図であり、外因性発現データを使用して、直接転写型MR T(MR→T)も、MRのTであるTFによって制御されるT(MR→TF→T)も推測することが可能である。MRs IKZF1又はDLX4(TFA)と対になり、TFAの過剰発現の際に発現における変化を示すいかなるTF(TFB)も、TFAによって制御される。その後、TFBに連結されるAAGSにおけるいかなる遺伝子(T)も、(TFBが応答する)TFAの二次Tである。TFAの遺伝子導入に応答しないいかなるTFBも、TFAによって制御されないため、TFBがTFAを制御する(TFB安定、左)又はその両方が第3のTFCによって同時制御される(TFB安定、右)。The fully reconstituted major regulator module predicts both immune invasion and severity, using exogenous expression data, direct transcription MRT (MR → T), MR It is also possible to estimate T (MR → TF → T) controlled by TF which is T. Any TF (TFB) that is paired with MRs IKZF1 or DLX4 (TFA) and shows a change in expression upon overexpression of TFA is regulated by TFA. Subsequently, any gene (T) in AAGS that is linked to TFB is the secondary T of TFA (to which TFB responds). Since any TFB that does not respond to TFA gene transfer is not controlled by TFA, TFB controls TFA (TFB stable, left) or both are simultaneously controlled by a third TFC (TFB stable, right). 完全に再構築された主要制御因子モジュールが、免疫浸潤も重症度も予測することを示した図であり、上記の手法を使用して、AAGSの78%を1つの間接的なTFB内のIKZF1又はDLX4にマップすることができる。青色のノードは、IKZF1又はDLX4の発現に応答するAAGS遺伝子を表し、ノードのサイズは、実験的に観察された倍率変化にスケール調整されている(少なくとも25%の変化を有するノードのみが示されている)。FIG. 7 shows that the fully reconstituted major regulator module predicts both immune invasion and severity, and using the approach described above, 78% of AAGS is IKZF1 within one indirect TFB. Or it can be mapped to DLX4. Blue nodes represent AAGS genes that respond to IKZF1 or DLX4 expression, and the size of the nodes is scaled to experimentally observed fold changes (only nodes with at least 25% change are shown) ing). 完全に再構築された主要制御因子モジュールが、免疫浸潤も重症度も予測することを示した図であり、上記のTを使用して、IKZF1及びDLX4転写活性の単一の数値スコアを生成し、AA重症度に対する分類子を作成するために使用した。次いで、AAサンプルは、検索空間に課せられ、精度が評価される(上の図)。表には、検索空間内の領域にわたる提示を分離するための定量化及び統計が提供されている(未罹患:NC;斑状のAA:AAP;及び、全頭脱毛症/全身脱毛症:AT/AU)。重心表示は、訓練された境界を横切って移動することによって、どのようにして母集団が疾患状態に移行するかを示すために使用することができる(下の図;非病変:AAP−N、及び、病変:AAP−L)。FIG. 4 shows that the fully reconstituted major regulator module predicts both immune invasion and severity and uses the T above to generate a single numerical score for IKZF1 and DLX4 transcriptional activity. , Used to create a classifier for AA severity. The AA sample is then imposed on the search space and evaluated for accuracy (upper figure). The table provides quantification and statistics to separate presentation across regions in the search space (unaffected: NC; mottled AA: AAP; and global alopecia / systemic alopecia: AT / AU). The centroid display can be used to show how the population transitions to the disease state by moving across the trained boundary (bottom figure; non-lesion: AAP-N, And lesion: AAP-L). 畳み込みを解かれた制御モジュールを、同じナイーブフレームワークを使用してAA、Ps及びADに対して生成することができることを示した図であり、Ps及びADに対する疾患関連遺伝子発現シグニチャは、発現差異によって明確に定めることができる。これらのシグニチャとAA遺伝子シグニチャとの比較は、AAシグニチャがPsシグニチャとADシグニチャの両方とは統計的に異なることを明らかにしており(フィッシャーの正確確率検定)、PsシグニチャとADシグニチャとのいくつかの共有に関する統計的証拠がある。FIG. 6 shows that the deconvolved control module can be generated for AA, Ps and AD using the same naive framework, and the disease-related gene expression signatures for Ps and AD are expressed differentially. Can be clearly defined by. Comparison of these signatures with AA gene signatures reveals that AA signatures are statistically different from both Ps and AD signatures (Fischer's exact test), and how many of Ps and AD signatures are. There is statistical evidence about such sharing. 畳み込みを解かれた制御モジュールを、同じナイーブフレームワークを使用してAA、Ps及びADに対して生成することができることを示した図であり、上記のシグニチャを制御モジュールに変換することは、AAと比較して、AD及びPsを支配する全く異なるMRを明らかにしている。黄色のノード=AA遺伝子シグニチャ;青色のノード=AD遺伝子シグニチャ;藍緑色のノード=Ps遺伝子シグニチャ;オレンジ色のノード=AA MR;濃青色のノード=AD MR;及び、シアン色のノード=Ps MRである。上位5つのAD及びPs MRのリストが提供され、対応するシグニチャのカバー度によってランク付けされている。また、畳み込みが解かれていない各MRのp値(IGS p値)も提供されている(*は公開された制御因子を示し、†はAD及びPsに共通のMRを示している)。FIG. 7 illustrates that a deconvolved control module can be generated for AA, Ps and AD using the same naive framework, and converting the above signature into a control module is Compared to the above, it reveals a completely different MR that dominates AD and Ps. Yellow node = AA gene signature; blue node = AD gene signature; indigo green node = Ps gene signature; orange node = AA MR; dark blue node = AD MR; and cyan node = Ps MR It is. A list of the top 5 AD and Ps MRs is provided, ranked by the coverage of the corresponding signature. Also provided is the p-value (IGS p-value) of each MR that has not been unfolded (* indicates a publicly disclosed control factor, and † indicates an MR common to AD and Ps). 図24のAAGSにおける濃縮された経路を示した図である。追加のIngenuity Pathway Analysisが、AAGS内の浸潤集団及び終末器官のプロセスの両方に対する免疫及び細胞傷害シグナル伝達カスケードの濃縮を示している。MRによって制御される発現差異がある遺伝子には、多くの膜結合タンパク質、細胞死タンパク質及び免疫関連タンパク質が含まれる。It is the figure which showed the concentrated path | route in AAGS of FIG. Additional Ingenuity Pathway Analysis shows the enrichment of immune and cytotoxic signaling cascades to both infiltrating populations and end organ processes within AAGS. Genes with differential expression controlled by MR include many membrane-bound proteins, cell death proteins and immune-related proteins. 図24のAAGSにおける濃縮された経路を示した図である。追加のIngenuity Pathway Analysisが、AAGS内の浸潤集団及び終末器官のプロセスの両方に対する免疫及び細胞傷害シグナル伝達カスケードの濃縮を示している。MRによって制御される発現差異がある遺伝子には、多くの膜結合タンパク質、細胞死タンパク質及び免疫関連タンパク質が含まれる。It is the figure which showed the concentrated path | route in AAGS of FIG. Additional Ingenuity Pathway Analysis shows the enrichment of immune and cytotoxic signaling cascades to both infiltrating populations and end organ processes within AAGS. Genes with differential expression controlled by MR include many membrane-bound proteins, cell death proteins and immune-related proteins. 図29のAD及びPsの疾患遺伝子シグニチャを示した図であり、遺伝子発現を使用した、病変及び未罹患の患者のサンプルの教師なしの階層的クラスタリングを示している。患者は、関連遺伝子発現シグニチャを使用して、乾癬において臨床提示によって見事に分離している。サンプルの樹状図が、図29において提供されているヒートマップに対する参照のためにここで提供されている。乾癬及びアトピー性皮膚炎のコホートは、未罹患コントロールから患者を明確に描写する遺伝子発現シグニチャを有している。FIG. 30 shows the disease gene signatures of AD and Ps of FIG. 29, showing unsupervised hierarchical clustering of lesion and unaffected patient samples using gene expression. Patients are well separated by clinical presentation in psoriasis using associated gene expression signatures. A sample dendrogram is provided here for reference to the heat map provided in FIG. Psoriasis and atopic dermatitis cohorts have gene expression signatures that clearly delineate patients from unaffected controls. 図29のAD及びPsの疾患遺伝子シグニチャを示した図であり、遺伝子発現を使用した、病変及び未罹患の患者のサンプルの教師なしの階層的クラスタリングを示している。患者は、関連遺伝子発現シグニチャを使用して、アトピー性皮膚炎において臨床提示によって見事に分離している。サンプルの樹状図が、図29において提供されているヒートマップに対する参照のためにここで提供されている。乾癬及びアトピー性皮膚炎のコホートは、未罹患コントロールから患者を明確に描写する遺伝子発現シグニチャを有している。FIG. 30 shows the disease gene signatures of AD and Ps of FIG. 29, showing unsupervised hierarchical clustering of lesion and unaffected patient samples using gene expression. Patients are well separated by clinical presentation in atopic dermatitis using associated gene expression signatures. A sample dendrogram is provided here for reference to the heat map provided in FIG. Psoriasis and atopic dermatitis cohorts have gene expression signatures that clearly delineate patients from unaffected controls. 図27の細胞傷害性アッセイを示した図であり、細胞傷害性アッセイに対するPBMC濃度の最適化が、最適な分離を達成するための100:1のPBMC:標的の比を同定している。FIG. 28 shows the cytotoxicity assay of FIG. 27, where optimization of the PBMC concentration for the cytotoxicity assay identifies a 100: 1 PBMC: target ratio to achieve optimal separation. 、図27の細胞傷害性アッセイを示した図であり、細胞傷害性アッセイに対する時間窓の最適化が、最適な分離を達成するための少なくとも6時間という時間を同定している。FIG. 27 illustrates the cytotoxicity assay of FIG. 27, where optimization of the time window for the cytotoxicity assay identifies a time of at least 6 hours to achieve optimal separation. 本開示と関連させてバイオマーカーとして使用するためのSNPのリストを描いた図である。FIG. 6 depicts a list of SNPs for use as biomarkers in connection with the present disclosure. 本開示と関連させてバイオマーカーとして使用するためのSNPのリストを描いた図である。FIG. 6 depicts a list of SNPs for use as biomarkers in connection with the present disclosure. 本開示と関連させてバイオマーカーとして使用するためのSNPのリストを描いた図である。FIG. 6 depicts a list of SNPs for use as biomarkers in connection with the present disclosure. ルキソリチニブによるAAの処置の臨床研究の設計の概要を述べた図である。FIG. 6 outlines the design of a clinical study of the treatment of AA with ruxolitinib. 図35に記載されている研究の状態の概要を述べた図である。It is the figure which described the outline | summary of the state of the research described in FIG. 図35に記載されている研究の結果の概要を述べた図である。It is the figure which described the outline | summary of the result of the study described in FIG. 図35に記載されている研究と関連させて得られた結果を描いた図である。FIG. 36 depicts the results obtained in connection with the study described in FIG. 図35に記載されている研究と関連させて得られた結果を描いた図である。FIG. 36 depicts the results obtained in connection with the study described in FIG. 図35に記載されている研究と関連させて得られた結果を描いた図である。FIG. 36 depicts the results obtained in connection with the study described in FIG. 図35に記載されている研究と関連させて得られた結果を描いた図である。FIG. 36 depicts the results obtained in connection with the study described in FIG. 図35に記載されている研究と関連させて得られた結果を描いた図である。FIG. 36 depicts the results obtained in connection with the study described in FIG. 図35に記載されている研究と関連させて得られた結果を描いた図である。FIG. 36 depicts the results obtained in connection with the study described in FIG. 図35に記載されている研究と関連させて得られた結果を描いた図である。FIG. 36 depicts the results obtained in connection with the study described in FIG. 図35に記載されている研究と関連させて得られた結果を描いた図である。FIG. 36 depicts the results obtained in connection with the study described in FIG. 図35に記載されている研究と関連させて得られた結果を描いた図である。FIG. 36 depicts the results obtained in connection with the study described in FIG. 図35に記載されている研究と関連させて得られた結果を描いた図である。FIG. 36 depicts the results obtained in connection with the study described in FIG. トファシチニブによるAAの処置の臨床研究の設計の概要を述べた図である。FIG. 5 outlines the design of a clinical study of the treatment of AA with tofacitinib. 図45に記載されている研究と関連させて得られた結果を描いた図である。FIG. 46 depicts the results obtained in connection with the study described in FIG.

本開示の主題は、AAの改善された診断及び予後判定、並びに、上記の疾患に対する効果的な処置を可能にするバイオマーカーに関し、そのような処置に応答する患者亜集団を同定する能力を持つバイオマーカーを組み込む方法、及び、そのような処置の進展を追跡する能力を持つバイオマーカーを組み込む方法を含む。   The subject matter of the present disclosure has the ability to identify patient subpopulations that respond to such treatment with respect to biomarkers that enable improved diagnosis and prognosis of AA and effective treatment for the above-mentioned diseases It includes methods of incorporating biomarkers and methods of incorporating biomarkers that have the ability to track the progress of such treatment.

A.定義
本開示によると、「対象者」(「被検者」)又は「患者」は、ヒト又は非ヒト動物である。動物の対象者は好ましくはヒトであるけれども、本発明の化合物及び組成物は獣医学においても適用され、例えば、イヌ、ネコ、マウス及び様々な他のペット等の飼いならされた種;ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ブタ等の家畜種;及び、非ヒト霊長類等の例えば野生又は動物園における野生動物;の処置に対して適用される。
A. Definitions According to the present disclosure, a “subject” (“subject”) or “patient” is a human or non-human animal. Although the animal subject is preferably a human, the compounds and compositions of the invention are also applied in veterinary medicine, e.g. domesticated species such as dogs, cats, mice and various other pets; Applies to the treatment of livestock species such as horses, sheep, goats, pigs; and wild animals such as non-human primates such as wild or zoos.

本明細書において使用される場合、「処置」、「処置する」等の用語は、所望の薬理学的及び/又は生理学的な効果を得ることを意味する。この効果は、疾患又はその症状を完全に又は部分的に防ぐという点から予防的であってもよく、及び/又は、疾患に対する部分的又は完全な治癒及び/又は疾患に起因し得る有害作用という点から治療的であってもよい。「処置」は、本明細書において使用される場合、対象者又は患者における疾患のいかなる処置もカバーし、さらに:(a)疾患にかかりやすいかもしれないがまだそれを有すると診断されていない対象者において疾患が発生するのを防ぐこと;(b)疾患を抑制すること、すなわち、その発達を抑止すること;及び、(c)その疾患を軽減すること、すなわち、疾患を後退させること;を含む。   As used herein, the terms “treatment”, “treating” and the like mean obtaining a desired pharmacological and / or physiological effect. This effect may be prophylactic in terms of completely or partially preventing the disease or its symptoms and / or a partial or complete cure for the disease and / or an adverse effect that may result from the disease. It may be therapeutic in terms. “Treatment” as used herein covers any treatment of a disease in a subject or patient, and further: (a) a subject who may be susceptible to a disease but has not yet been diagnosed as having it Preventing the disease from occurring in a person; (b) inhibiting the disease, ie, inhibiting its development; and (c) reducing the disease, ie, reversing the disease; Including.

「治療的に有効な量」又は「効果的な量」は、疾患を処置するために哺乳動物又は他の対象者に投与されたときに、そのような疾患に対する処置を行うのに十分な化合物又は組成物の量を意味する。「治療的に有効な量」は、使用される化合物又は組成物、疾患及びその重症度、並びに、処置されることになる対象者の年齢、体重等に応じて変わり得る。   A “therapeutically effective amount” or “effective amount” is a compound that, when administered to a mammal or other subject to treat a disease, is sufficient to effect treatment for such disease. Or means the amount of the composition. A “therapeutically effective amount” can vary depending on the compound or composition used, the disease and its severity, and the age, weight, etc., of the subject to be treated.

「医薬組成物」及び「医薬製剤」という用語は、本明細書において使用される場合、その中に含有される有効成分の生物活性が効果的であるのを許容するような形態であり、且つ、製剤が投与されるであろう患者に対して容認しがたいほどに有毒な更なる成分を含有しない組成物を意味する。   The terms “pharmaceutical composition” and “pharmaceutical formulation” as used herein are in a form that allows the biological activity of the active ingredient contained therein to be effective, and Means a composition that does not contain additional ingredients that are unacceptably toxic to the patient to whom the formulation will be administered.

「薬学的に許容される」という用語は、例えば「薬学的に許容されるキャリア」に関して本明細書において使用される場合、対象者に対して無毒であるという性質を意味する。医薬製剤中の薬学的に許容される成分は、無毒である有効成分以外の成分であり得る。薬学的に許容されるキャリアは、緩衝液、賦形剤、安定剤及び/又は保存剤を含み得る。   The term “pharmaceutically acceptable” means, for example, the property of being non-toxic to a subject as used herein with respect to “pharmaceutically acceptable carriers”. The pharmaceutically acceptable ingredient in the pharmaceutical formulation can be an ingredient other than the active ingredient that is non-toxic. Pharmaceutically acceptable carriers can include buffers, excipients, stabilizers, and / or preservatives.

本明細書において使用される場合、「JAKインヒビター」は、Jak1/Jak2/Jak3/Tyk2/STAT1/STAT2/STAT3/STAT4/STAT5a/STAT5b/STAT6/OSM/gp 130/LIFR/OSM−Rβ遺伝子、又は、Jak1/Jak2/Jak3/Tyk2/STAT1/STAT2/STAT3/STAT4/STAT5a/STAT5b/STAT6/OSM/gp130/LIFR/OSM−Rβタンパク質若しくはポリペプチドと相互作用し、且つ、その活性及び/又はその発現を抑制する化合物を意味する。この化合物は、Jak1/Jak2/Jak3/Tyk2/STAT1/STAT2/STAT3/STAT4/STAT5a/STAT5b/STAT6/OSM/gp 130/LIFR/OSM−Rβによってコードされるタンパク質の活性又は発現を減少させることができる。特定の実施形態では、JAKインヒビターは、重水素化化合物であり得る。特定の実施形態では、重水素化化合物は、化合物上の1つ又は複数の部位での重水素化によって改変されてもよい。   As used herein, a “JAK inhibitor” is a Jak1 / Jak2 / Jak3 / Tyk2 / STAT1 / STAT2 / STAT3 / STAT4 / STAT5a / STAT5b / STAT6 / OSM / gp130 / LIFR / OSM-Rβ gene, or Interacts with and / or expression of Jak1 / Jak2 / Jak3 / Tyk2 / STAT1 / STAT1 / STAT2 / STAT3 / STAT4 / STAT5a / STAT5b / STAT6 / OSM / gp130 / LIFR / OSM-Rβ protein or polypeptide Means a compound that suppresses This compound may decrease the activity or expression of the protein encoded by Jak1 / Jak2 / Jak3 / Tyk2 / STAT1 / STAT2 / STAT3 / STAT4 / STAT5a / STAT5b / STAT6 / OSM / gp130 / LIFR / OSM-Rβ it can. In certain embodiments, the JAK inhibitor can be a deuterated compound. In certain embodiments, a deuterated compound may be modified by deuteration at one or more sites on the compound.

本開示のJAKインヒビターは、本明細書において開示される対応する配列によってコードされるポリペプチドに対して作られる(モノクローナル、ポリクローナル、ヒト化、キメラ又は完全ヒト型)抗体又はその結合性フラグメント等のタンパク質であり得る。抗体断片は、完全長の形態以外の抗体の形態であってもよく、操作された抗体断片に加えて、完全長の抗体内に存在する部分又は成分を含む。抗体断片は、単鎖Fv(scFv)、二重特異性抗体、Fv及び(Fab´)2、三重特異性抗体、Fc、Fab、CDR1、CDR2、CDR3、CDRの組み合わせ、可変領域、四重特異性抗体、二機能性ハイブリッド抗体、フレームワーク領域、定常領域等を含み得るが、それらに限定されない。抗体は、当技術分野において確立された方法に従って、関心のある抗原に対して、商業的に得る、カスタム生成する又は合成することができる。   JAK inhibitors of the present disclosure may be antibodies (monoclonal, polyclonal, humanized, chimeric or fully human) made against the polypeptides encoded by the corresponding sequences disclosed herein, or binding fragments thereof, etc. It can be a protein. An antibody fragment may be in the form of an antibody other than the full length form, and includes portions or components present within the full length antibody in addition to the engineered antibody fragment. Antibody fragments include single chain Fv (scFv), bispecific antibody, Fv and (Fab ') 2, trispecific antibody, Fc, Fab, CDR1, CDR2, CDR3, combination of CDRs, variable region, quadruple specific Sex antibody, bifunctional hybrid antibody, framework region, constant region, and the like, but are not limited thereto. Antibodies can be obtained commercially, custom generated or synthesized against an antigen of interest according to methods established in the art.

本開示のJAKインヒビターは、タンパク質に結合し且つその機能を破壊する小分子であり得る。小分子は、一般的に低分子量を有する合成物質及び天然物質の多様な群である。小分子は、天然源(例えば、植物、菌類、微生物等)から単離することができ、商業的に得られ、及び/又は、ライブラリー又はコレクションとして入手可能であるか又は合成される。タンパク質を調節する候補小分子は、コンビナトリアルライブラリーのin silicoでのスクリーニング又はハイスループット(HTP)スクリーニングを介して同定することができる。アスピリン、ペニシリン及び多くの化学療法薬等のほとんどの従来の医薬品は、小分子であり、商業的に得ることができ、化学的に合成することができ、又は、ランダム又はコンビナトリアルライブラリーから得ることができる。特定の実施形態では、作用物質は、標的タンパク質又はRNAと結合する、相互作用する又は付随する小分子である。そのような小分子は、標的が細胞内標的である場合、細胞の脂質二重層に浸透して標的と相互作用する能力を持つ有機分子であり得る。小分子には、毒素、キレート剤、金属及びメタロイド化合物が含まれるが、それらに限定されない。小分子は、小分子を特定の細胞に特異的に誘導するように、ターゲティング剤に結合させるか又は接合させることができる。   The JAK inhibitors of the present disclosure can be small molecules that bind to proteins and disrupt their function. Small molecules are a diverse group of synthetic and natural substances that generally have a low molecular weight. Small molecules can be isolated from natural sources (eg, plants, fungi, microorganisms, etc.), obtained commercially and / or available as libraries or collections, or synthesized. Candidate small molecules that modulate proteins can be identified through in silico or high-throughput (HTP) screening of combinatorial libraries. Most conventional pharmaceuticals such as aspirin, penicillin and many chemotherapeutic drugs are small molecules, can be obtained commercially, can be chemically synthesized, or can be obtained from random or combinatorial libraries Can do. In certain embodiments, the agent is a small molecule that binds, interacts with or is associated with the target protein or RNA. Such small molecules can be organic molecules that have the ability to penetrate the cell's lipid bilayer and interact with the target when the target is an intracellular target. Small molecules include, but are not limited to, toxins, chelators, metals and metalloid compounds. Small molecules can be conjugated or conjugated to a targeting agent so as to induce the small molecule specifically in a particular cell.

特定の実施形態では、JAKインヒビターは、ルキソリチニブ(INCB 018424)、トファシチニブ(CP690550)、チロホスチンAG490(CAS Number:133550−30−8)、モメロチニブ(CYT387)、パクリチニブ(SB1518)、バリシチニブ(LY3009104)、フェドラチニブ(TG101348)、BMS−911543(CAS Number:1271022−90−2)、レスタウルチニブ(CEP−701)、フルダラビン、エピガロカテキン−3−ガラート(EGCG)、ペフィシチニブ、ABT494(CAS Number:1310726−60−3)、AT9283(CAS Number:896466−04−9)、デセルノチニブ、フィルゴチニブ、ガンドチニブ、INCB39110(CAS Number:1334298−90−6)、PF 04965842(CAS Number:1622902−68−4)、R348(R−932348、CAS Number:916742−11−5;1620142−65−5)、AZD1480(CAS Number:935666−88−9)、セルジュラチニブ、INCB052793(Incyte、臨床試験ID:NCT02265510)、NS018(CAS Number:1239358−86−1(遊離塩基);1239358−85−0(HCl))、AC 410(CAS Number:1361415−84−0(遊離塩基)、1361415−86−2(HCl))、CT1578(SB1578、CAS Number:937273−04−6)、JTE052(Japan Tobacco Inc.)、PF6263276(Pfizer)、R548(Rigel)、TG02(SB1317、CAS Number:937270−47−8)、ランブリカス・レベラス抽出物、ARN4079(Arrien Pharmaceuticals,LLC.)、AR13154(Aerie Pharmaceuticals Inc.)、UR67767(Palau Pharma S.A.)、CS510(Shenzhen Chipscreen Bioscience Ltd.)、VR588(Vectura Group plc)、DNX04042(Dynamix Pharmaceuticals/Clevexel)、ハイパーフォリン又はその組み合わせである。   In certain embodiments, the JAK inhibitor is ruxolitinib (INCB 018424), tofacitinib (CP690550), tyrophostin AG490 (CAS Number: 133550-30-8), thimerotinib (CYT387), paclitinib (SB1518), valicinib (SB9518), (TG101348), BMS-911543 (CAS Number: 1271022-90-2), Restaurtinib (CEP-701), Fludarabine, Epigallocatechin-3-gallate (EGCG), Peficitinib, ABT494 (CAS Number: 131266-2-60-3) ), AT9283 (CAS Number: 896466-04-9), Desernotinib, Filgotinib, Gand Tinib, INCB39110 (CAS Number: 1334298-90-6), PF 04965842 (CAS Number: 1629022-68-4), R348 (R-932348, CAS Number: 916742-11-5; 1620142-65-5), AZD1480 (CAS Number: 935666-88-9), Serdulatinib, INCB052793 (Incyte, Clinical Trial ID: NCT02265510), NS018 (CAS Number: 1239358-86-1 (free base); 1239358-85-0 (HCl)) , AC 410 (CAS Number: 13141415-84-0 (free base), 136164-15-8-2 (HCl)), CT1578 (SB1578, CAS N mber: 937273-04-6), JTE052 (Japan Tobacco Inc.), PF626263276 (Pfizer), R548 (Rigel), TG02 (SB1317, CAS Number: 937270-47-8), Lambricus reberus extract (AR40, AR40) Pharmaceuticals, LLC.), AR13154 (Arie Pharmaceuticals Inc.), UR67767 (Palapharma S.A.), CS510 (Shenzhen Chipscreen Bioscience Ltd.), VR588 (Vp (D). It is a Ipaforin or a combination thereof.

特定の実施形態では、JAKインヒビターは、Jak1、Jak2、Jak3、Tyk2、STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b、STAT6、OSM、gp130、LIFR又はOSM−Rβをコードする遺伝子の発現を特異的に抑制するアンチセンスRNA、siRNA、shRNA、マイクロRNA又はその変異体若しくは変態である。   In certain embodiments, the JAK inhibitor is specific for the expression of a gene encoding Jak1, Jak2, Jak3, Tyk2, STAT1, STAT2, STAT3, STAT4, STAT5a, STAT5b, STAT6, OSM, gp130, LIFR or OSM-Rβ. Antisense RNA, siRNA, shRNA, microRNA, or a variant or transformation thereof.

B.円形脱毛症のバイオマーカー
本開示の実施形態は、対象者における円形脱毛症(AA)を処置する方法に関する。特定の実施形態では、対象者におけるAAを処置する方法であって:疾患重症度、及び/又は、上記の対象者に治療的介入を施す前、施している間及び/又は施した後の対象者の処置に応答する傾向を示すバイオマーカーを検出するステップを含む方法が開示されている。特定の実施形態では、バイオマーカーは遺伝子発現シグニチャである。特定の実施形態では、遺伝子発現シグニチャは、以下の群の遺伝子:ヘアケラチン(KRT)関連遺伝子、細胞傷害性Tリンパ球浸潤(CTL)関連遺伝子及びインターフェロン(IFN)関連遺伝子のうち1つ又は複数の群の遺伝子発現情報を含む。特定の実施形態では、KRT関連遺伝子は、DSG4、HOXC31、KRT31、KRT32、KRT33B、KRT82、PKP1及びPKP2を含む。特定の実施形態では、CTL関連遺伝子は、CD8A、GZMB、ICOS及びPRF1を含む。特定の実施形態では、IFN関連遺伝子は、CXCL9、CXCL10、CXCL11、STAT1及びMX1を含む。
B. Alopecia areata biomarkers Embodiments of the present disclosure relate to methods of treating alopecia areata (AA) in a subject. In certain embodiments, a method of treating AA in a subject comprising: disease severity and / or subject before, during and / or after therapeutic intervention in the subject A method is disclosed that includes detecting a biomarker that exhibits a tendency to respond to a person's treatment. In certain embodiments, the biomarker is a gene expression signature. In certain embodiments, the gene expression signature comprises one or more of the following groups of genes: hair keratin (KRT) related genes, cytotoxic T lymphocyte infiltration (CTL) related genes and interferon (IFN) related genes. Contains gene expression information for groups of In certain embodiments, the KRT-related genes include DSG4, HOXC31, KRT31, KRT32, KRT33B, KRT82, PKP1 and PKP2. In certain embodiments, CTL related genes include CD8A, GZMB, ICOS and PRF1. In certain embodiments, the IFN-related genes include CXCL9, CXCL10, CXCL11, STAT1 and MX1.

特定の実施形態では、遺伝子発現シグニチャは、円形脱毛症疾患活性指数(ALADIN)である。円形脱毛症疾患活性指数(ALADIN)は、疾患重症度及び処置に対する応答を追跡するためのバイオマーカーとしての潜在的使用のための3次元定量的複合遺伝子発現スコアである。特定の実施形態では、ALADINは、CTL、IFN及びKRT関連遺伝子の遺伝子発現に基づき、CTL、IFN及びKRTのALADINスコアが、対象者の各サンプルに対して計算される。特定の実施形態では、z−スコアが、正常コントロールの平均及び標準偏差に対して、各プローブセットに対して計算される。各遺伝子に対するz−スコアは、その遺伝子にマップされたプローブセットのz−スコアを平均することによって得られてもよい。特定の実施形態では、次いで、シグニチャスコアが、対応するシグニチャに属する遺伝子に対するz−スコアの平均で計算される。   In certain embodiments, the gene expression signature is alopecia areata disease activity index (ALADIN). The alopecia areata disease activity index (ALADIN) is a three-dimensional quantitative composite gene expression score for potential use as a biomarker to track disease severity and response to treatment. In certain embodiments, ALADIN is based on gene expression of CTL, IFN, and KRT-related genes, and CTL, IFN, and KRT ALADIN scores are calculated for each sample of the subject. In certain embodiments, a z-score is calculated for each probe set relative to the mean and standard deviation of normal controls. The z-score for each gene may be obtained by averaging the z-scores of probe sets mapped to that gene. In a particular embodiment, the signature score is then calculated with the average of the z-scores for genes belonging to the corresponding signature.

特定の実施形態では、バイオマーカーは、表Aにおいて記載された1つ又は複数の遺伝子を含む円形脱毛症遺伝子シグニチャ(AAGS)である。特定の実施形態では、バイオマーカーは、IKZF1、DLX4又はその組み合わせである。   In certain embodiments, the biomarker is an alopecia areata gene signature (AAGS) comprising one or more genes listed in Table A. In certain embodiments, the biomarker is IKZF1, DLX4, or a combination thereof.

表A

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Table A
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C.バイオマーカー検出
本開示の方法において使用されるバイオマーカーは、当該技術で公知のいずれの方法を用いて生物学的サンプル中で同定され得る。バイオマーカー、タンパク質もしくはその分解生成物の存在、mRNAもしくはプレmRNAの存在、又はバイオマーカーの発現を示すいずれの生体分子もしくは生成物の存在、又はその分解生成物を決定することは、本明細書に記載されるか、又は当該技術で公知のいずれの方法における使用のために実施することができる。
C. Biomarker Detection Biomarkers used in the disclosed methods can be identified in a biological sample using any method known in the art. Determining the presence of a biomarker, protein or degradation product thereof, the presence of mRNA or pre-mRNA, or the presence of any biomolecule or product exhibiting the expression of a biomarker, or degradation product thereof, is described herein. Or can be practiced for use in any method known in the art.

核酸検出技術
核酸バイオマーカーを定性的又は定量的に検出するためのいずれの方法を使用することができる。例えば、RNA転写物の検出は、例えばノーザンブロッティングによって行うことができる。ここで、RNAの調製物を変性アガロースゲル上で泳動させ、そして活性化セルロース、ニトロセルロース又はガラス又はナイロン膜などの適切な支持体に転写する。次いで、放射標識したcDNA又はRNAを前記調製物にハイブリダイズさせ、洗浄し、オートラジオグラフィーによって分析する。
Nucleic Acid Detection Techniques Any method for qualitatively or quantitatively detecting nucleic acid biomarkers can be used. For example, detection of RNA transcripts can be performed, for example, by Northern blotting. Here, the RNA preparation is run on a denaturing agarose gel and transferred to a suitable support such as activated cellulose, nitrocellulose or glass or nylon membrane. The radiolabeled cDNA or RNA is then hybridized to the preparation, washed and analyzed by autoradiography.

RNA転写物の検出は、増幅方法を用いてさらに達成することができる。例えば、mRNAをcDNAに逆転写した後にポリメラーゼ連鎖反応を行うこと(RT−PCR)、又は米国特許第5,322,770号に記載されるように両方の工程のために単一の酵素を使用すること、又はR. L. Marshall, et al., PCR Methods and Applications 4: 80−84 (1994)に記載されるようにmRNAをcDNAに逆転写した後に対称ギャップリガーゼ連鎖反応を行うこと(RT−AGLCR)は、本開示の範囲内である。   Detection of RNA transcripts can be further achieved using amplification methods. For example, reverse transcription of mRNA to cDNA followed by polymerase chain reaction (RT-PCR) or using a single enzyme for both steps as described in US Pat. No. 5,322,770 Or R. L. Marshall, et al. It is within the scope of the present disclosure to perform a symmetric gap ligase chain reaction (RT-AGCR) after reverse transcription of mRNA to cDNA as described in, PCR Methods and Applications 4: 80-84 (1994).

特定の実施形態において、定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応(qRT−PCR)を用いて、バイオマーカーのmRNAレベルを評価する。バイオマーカー及びコントロールmRNAのレベルは、患部組織もしくは細胞及び隣接する罹患していない組織において定量することができる。1つの特定の実施形態において、生体サンプル中の1つ以上のバイオマーカーのレベルを定量することができる。   In certain embodiments, quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) is used to assess biomarker mRNA levels. Biomarker and control mRNA levels can be quantified in affected tissues or cells and adjacent unaffected tissues. In one particular embodiment, the level of one or more biomarkers in a biological sample can be quantified.

本明細書で利用することができる他の既知の増幅方法は、PNAS USA 87: 1874−1878 (1990)に記載され、且つNature 350 (No. 6313): 91−92 (1991)にも記載される、いわゆる「NASBA」又は「3SR」技術;欧州特許出願公開(EPA)第4544610号に記載されているQ−ベータ増幅;G. T. Walker et al., Clin. Chem. 42: 9−13 (1996)及び欧州特許出願第684315号に記載されている鎖置換増幅;及びPCT公開WO9322461に記載されているような標的媒介増幅;を包含するが、これらに限定されない。   Other known amplification methods that can be utilized herein are described in PNAS USA 87: 1874-1878 (1990) and also described in Nature 350 (No. 6313): 91-92 (1991). The so-called “NASBA” or “3SR” technology; Q-beta amplification as described in European Patent Application Publication (EPA) 4544610; T.A. Walker et al. , Clin. Chem. 42: 9-13 (1996) and strand displacement amplification as described in European Patent Application No. 684315; and target-mediated amplification as described in PCT Publication WO93222461.

in situハイブリダイゼーションの視覚化も利用することができる。ここで、放射性標識されたアンチセンスRNAプローブは、生検サンプルの薄切片とハイブリダイズされ、洗浄され、RNアーゼで切断され、オートラジオグラフィーのための感光乳剤(sensitive emulsion)に曝露される。サンプルは、当該サンプルの組織学的組成を証明するためにヘマトキシリンで染色することができ、好適な光フィルターによる暗視野イメージングは、現像された感光乳剤(emulsion)を示す。ジゴキシゲニンなどの非放射性標識も使用することができる。   Visualization of in situ hybridization can also be utilized. Here, the radiolabeled antisense RNA probe is hybridized with a thin section of a biopsy sample, washed, cleaved with RNase, and exposed to a sensitive emulsion for autoradiography. The sample can be stained with hematoxylin to verify the histological composition of the sample, and dark field imaging with a suitable light filter shows the developed emulsion. Non-radioactive labels such as digoxigenin can also be used.

バイオマーカー発現の評価のための別の方法は、蛍光in situハイブリダイゼーション(fluorescent in situ hybridization,FISH)によってバイオマーカーのmRNAレベルを検出することである。FISHは、細胞中のDNA又はRNAの特定の領域を直接的に同定することができる技術であり、及び従って、組織サンプル中のバイオマーカー発現の視覚的決定を可能にする。FISH法は、より客観的なスコアリングシステムと、同じサンプル中の全ての非新生物細胞に存在するバイオマーカー遺伝子シグナルからなる組み込み(built-in)インターナルコントロールの存在と、の利点を有する。蛍光in situハイブリダイゼーションは、比較的迅速かつ敏感である直接in situ技術である。FISHテストも自動化できる。免疫組織化学単独でバイオマーカーの発現レベルを決定することが困難な場合、免疫組織化学をFISH法と組み合わせることができる。   Another method for assessing biomarker expression is to detect the mRNA level of the biomarker by fluorescent in situ hybridization (FISH). FISH is a technique that can directly identify specific regions of DNA or RNA in a cell, and thus allows visual determination of biomarker expression in a tissue sample. The FISH method has the advantage of a more objective scoring system and the presence of a built-in internal control consisting of biomarker gene signals present in all non-neoplastic cells in the same sample. Fluorescence in situ hybridization is a direct in situ technique that is relatively quick and sensitive. The FISH test can also be automated. If it is difficult to determine the expression level of the biomarker by immunohistochemistry alone, immunohistochemistry can be combined with the FISH method.

あるいは、mRNA発現は、DNAアレイ、チップ又はマイクロアレイ上で検出することができる。バイオマーカー(複数可)に対応するオリゴヌクレオチドはチップ上に固定化され、次いで、対象者(a subject)から得られたテストサンプルの標識核酸とハイブリダイズされる。ポジティブハイブリダイゼーションシグナルは、バイオマーカー転写物を含有するサンプルで得られる。DNAアレイを調製する方法及びその使用は、当技術で周知である(例えば、米国特許第6,618,6796号、第6,379,897号、第6,664,377号、第6,451,536号、第548,257号、米国特許第20030157485号及びSchena et al. 1995 Science 20:467−470; Gerhold et al. 1999 Trends in Biochem. Sci. 24, 168−173; and Lennon et al. 2000 Drug discovery Today 5: 59−65を参照。これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。遺伝子発現の逐次連続分析(Serial Analysis of Gene Expression,SAGE)も行うことができる(例えば、US米国特許出願第20030215858号を参照)。   Alternatively, mRNA expression can be detected on a DNA array, chip or microarray. Oligonucleotides corresponding to the biomarker (s) are immobilized on the chip and then hybridized with the labeled nucleic acid of a test sample obtained from a subject. A positive hybridization signal is obtained with a sample containing the biomarker transcript. Methods for preparing DNA arrays and their use are well known in the art (eg, US Pat. Nos. 6,618,6796, 6,379,897, 6,664,377, 6,451). , 536, 548, 257, U.S. Patent No. 20030157485 and Schena et al. 1995 Science 20: 467-470; 2000 Drug discovery Today 5: 59-65, which are incorporated herein by reference in their entirety). A serial analysis of gene expression (Serial Analysis of Gene Expression, SAGE) can also be performed (see, eg, US Patent Application No. 20030215858).

mRNAレベルをモニターするために、例えば、試験すべき生体サンプルからmRNAを抽出することができ、逆転写され、及び蛍光標識したcDNAプローブが生成される。マイクロアレイは、バイオマーカーにハイブリダイズすることができる。次いでcDNAを標識されたcDNAプローブでプローブすることができ、スライドをスキャンし、及び蛍光強度を測定する。この強度は、ハイブリダイゼーション強度及び発現レベルと相関する。   To monitor mRNA levels, for example, mRNA can be extracted from a biological sample to be tested, reverse transcribed, and fluorescently labeled cDNA probes are generated. The microarray can hybridize to the biomarker. The cDNA can then be probed with a labeled cDNA probe, the slide is scanned, and the fluorescence intensity is measured. This intensity correlates with hybridization intensity and expression level.

RNAの検出のためのプローブのタイプは、cDNA、リボプローブ、合成オリゴヌクレオチド及びゲノムプローブを包含する。使用されるプローブのタイプは、一般に、特定の状況、例えばin situハイブリダイゼーションのためのリボプローブ及びノーザンブロッティングのためのcDNA、によって決定づけられよう(dictated)。特定の実施形態において、プローブは、特定のバイオマーカーRNAにユニークなヌクレオチド領域に向けられる。プローブは、特定のバイオマーカーmRNA転写物を示差的に認識するために必要とされるように短くてもよく、且つ、例えば、15塩基ほど短くてもよい。しかし、少なくとも17塩基、少なくとも18塩基及び少なくとも20塩基のプローブを使用することができる。特定の実施形態において、プライマー及びプローブは、標的遺伝子に対応するヌクレオチド配列を有する核酸フラグメントにストリンジェントな条件下で特異的にハイブリダイズする。本明細書で使用されるように、「ストリンジェントな条件」という用語は、配列間に少なくとも95%又は少なくとも97%の同一性(identity)がある場合にのみハイブリダイゼーションが起こることを意味する。   Probe types for detection of RNA include cDNA, riboprobes, synthetic oligonucleotides and genomic probes. The type of probe used will generally be dictated by the particular situation, such as riboprobes for in situ hybridization and cDNA for Northern blotting. In certain embodiments, the probe is directed to a nucleotide region that is unique to a particular biomarker RNA. The probe may be as short as required to differentially recognize a particular biomarker mRNA transcript, and may be as short as 15 bases, for example. However, probes of at least 17 bases, at least 18 bases and at least 20 bases can be used. In certain embodiments, primers and probes specifically hybridize under stringent conditions to nucleic acid fragments having a nucleotide sequence corresponding to the target gene. As used herein, the term “stringent conditions” means that hybridization occurs only if there is at least 95% or at least 97% identity between the sequences.

プローブの標識の形態は、放射性同位体の使用のような適切であるいずれか、例えば32P及び35Sなど、であり得る。放射性同位元素による標識は、プローブが化学的に又は生物学的に合成されようと、好適に標識された塩基の使用により達成することができる。 The label form of the probe can be any suitable such as the use of a radioisotope, such as 32 P and 35 S. Labeling with a radioisotope can be accomplished by the use of a suitably labeled base, whether the probe is chemically or biologically synthesized.

タンパク質検出技術
タンパク質バイオマーカーの検出のための方法は、当業者に周知であり、且つ、質量分析技術、1−Dもしくは2−Dゲルベースの分析システム、クロマトグラフィー、酵素結合免疫吸着アッセイ(enzyme linked immunosorbent assays,ELISAs)、ラジオイムノアッセイ(RIA)、酵素イムノアッセイ(EIA)、ウェスタンブロッティング、免疫沈降及び免疫組織化学を包含するが、これらに限定されない。これらの方法は、タンパク質を検出するために抗体もしくは抗体等価物を使用するか、又は生物物理学的技術を使用する。抗体アレイ又はタンパク質チップも使用することができる(例えば、米国特許出願番号2003/0013208A1;2002/0155493A1号、2003/0017515号及び米国特許第6,329,209号及び第6,365,418号を参照。その全体が参照により本明細書に組み入れられる。)。
Protein detection techniques Methods for the detection of protein biomarkers are well known to those skilled in the art and include mass spectrometry techniques, 1-D or 2-D gel-based analytical systems, chromatography, enzyme-linked immunosorbent assays. immunosorbent assays, ELISAs), radioimmunoassay (RIA), enzyme immunoassay (EIA), Western blotting, immunoprecipitation and immunohistochemistry. These methods use antibodies or antibody equivalents to detect proteins, or use biophysical techniques. Antibody arrays or protein chips can also be used (see, eg, US Patent Application Nos. 2003 / 0013208A1; 2002 / 0155493A1, 2003/0017515 and US Pat. Nos. 6,329,209 and 6,365,418). Reference, which is incorporated herein by reference in its entirety.

ELISA及びRIA手順は、バイオマーカー標準を標識するように行うことができる(125Iもしくは35Sなどの放射性同位元素、又は西洋ワサビペルオキシダーゼ又はアルカリホスファターゼなどのアッセイ可能な酵素を用いて)、且つ、標識されていないサンプルと共に、対応する抗体と接触させることができ、その際、第2の抗体を用いて第1の抗体に結合させ、及び放射能もしくは固定化酵素をアッセイする(競合アッセイ)。あるいは、サンプル中のバイオマーカーを対応する固定化抗体と反応させ、放射性同位体又は酵素標識抗バイオマーカー抗体を系と反応させ、及び放射能又は酵素をアッセイする(ELISA−サンドイッチアッセイ)。他の従来の方法も好適に使用することができる。 ELISA and RIA procedures can be performed to label biomarker standards (using radioisotopes such as 125 I or 35 S, or an assayable enzyme such as horseradish peroxidase or alkaline phosphatase), and An unlabeled sample can be contacted with the corresponding antibody, where a second antibody is used to bind to the first antibody and assay for radioactivity or immobilized enzyme (competitive assay). Alternatively, the biomarker in the sample is reacted with the corresponding immobilized antibody, the radioisotope or enzyme-labeled anti-biomarker antibody is reacted with the system, and the radioactivity or enzyme is assayed (ELISA-sandwich assay). Other conventional methods can also be suitably used.

上記の技術は、本質的に「1ステップ」又は「2ステップ」アッセイとして実施することができる。「1ステップ」アッセイは、抗原を固定化抗体と接触させ、洗浄することなく、混合物を標識抗体と接触させることを含む。「2ステップアッセイは、混合物を標識抗体と接触させる前に洗浄することを含む。他の従来の方法も好適に使用することができる。   The above techniques can be performed essentially as a “one-step” or “two-step” assay. A “one-step” assay involves contacting an antigen with an immobilized antibody and contacting the mixture with a labeled antibody without washing. “A two-step assay involves washing the mixture prior to contact with the labeled antibody. Other conventional methods can also be suitably used.

特定の実施形態において、バイオマーカー発現を測定する方法は、以下のステップ:
生体サンプル、例えば血液及び/又は血漿を、前記バイオマーカーに選択的に結合する抗体又はその変異体(例えば、フラグメント)と接触させるステップと、
前記抗体又はその変異体が前記サンプルに結合しているかどうかを検出するステップと、
を包含する。方法は、前記サンプルを第2の抗体、例えば標識された抗体と接触させることをさらに含むことができる。当該方法は、例えば1以上の試薬を除去するため、1以上の洗浄ステップをさらに包含することができる。
In certain embodiments, the method of measuring biomarker expression comprises the following steps:
Contacting a biological sample, such as blood and / or plasma, with an antibody or variant (eg, fragment) thereof that selectively binds to the biomarker;
Detecting whether the antibody or variant thereof binds to the sample;
Is included. The method can further comprise contacting the sample with a second antibody, eg, a labeled antibody. The method can further include one or more washing steps, eg, to remove one or more reagents.

分析システムの1成分を支持体上に固定化し、それにより、前記システムの他の成分を当該成分と接触させ、且つ、面倒な時間を費やす労力なしに容易に除去することができることが望ましい。第2の相を第1の相から離して(away from)固定化することは可能であるが、通常は1相で十分である。   It is desirable to be able to immobilize one component of the analytical system on a support so that other components of the system can be contacted with the component and easily removed without tedious labor. It is possible to immobilize the second phase away from the first phase, but usually one phase is sufficient.

酵素自体を支持体上に固定化することは可能であるが、固相酵素が必要な場合には、これは一般に、抗体に結合させ、及び当該技術において周知である支持体、モデル及びシステムに前記抗体を固定させることによって最も良好に達成される。単純なポリエチレンは好適な支持体を提供することができる。   While it is possible to immobilize the enzyme itself on a support, if a solid phase enzyme is required, this will generally be bound to an antibody and supported on supports, models and systems well known in the art. This is best achieved by immobilizing the antibody. Simple polyethylene can provide a suitable support.

標識に用いることができる酵素は、特に限定されないが、例えば、オキシダーゼ群のメンバーから選択することができる。これらは、その基質との反応による過酸化水素の産生を触媒し、そしてグルコースオキシダーゼは、その良好な安定性、入手容易性及び安価性、ならびにその基質(グルコース)の容易な利用可能性のためにしばしば使用される。オキシダーゼの活性は、当該技術で周知の制御条件下で、酵素標識された抗体と基質との反応後に形成された過酸化水素の濃度を測定することによって、アッセイすることができる。   The enzyme that can be used for labeling is not particularly limited, and can be selected from, for example, members of the oxidase group. These catalyze the production of hydrogen peroxide by reaction with its substrate, and glucose oxidase is due to its good stability, availability and low cost, and easy availability of its substrate (glucose) Often used. Oxidase activity can be assayed by measuring the concentration of hydrogen peroxide formed after reaction of the enzyme-labeled antibody with the substrate under controlled conditions well known in the art.

本開示に基づく専門家(practitioner)の選択に従ってバイオマーカーを検出するために、他の技術を使用することができる。バイオマーカータンパク質レベルを検出及び定量するために使用できる1つのこのような技術は、ウェスタンブロッティングである(Towbin et al., Proc. Nat. Acad. Sci. 76:4350 (1979))。細胞を凍結し、溶解緩衝液中でホモジナイズし、溶解物をSDS−PAGE、及びニトロセルロースフィルターなどの膜へのブロッティングに供することができる。次いで、抗体(標識されていない)を前記膜と接触させ、そして、二次免疫試薬、例えば標識されたプロテインA又は抗免疫グロブリン(125I、西洋ワサビペルオキシダーゼ及びアルカリホスファターゼを包含する好適なラベル)、によりアッセイする。クロマトグラフィーによる検出も用いることができる。特定の実施形態において、免疫検出は、増強化学発光系(例えば、PerkinElmer Life Sciences,Boston,MAから)を使用するバイオマーカーに対する抗体を用いて行うことができる。その後、前記膜をストリップし、そしてコントロール(control)抗体、例えばSigma(St.Louis,Mo.)からの抗アクチン(A−2066)ポリクローナル抗体で再ブロットすることができる。 Other techniques can be used to detect biomarkers according to the choice of a practitioner based on this disclosure. One such technique that can be used to detect and quantify biomarker protein levels is Western blotting (Towbin et al., Proc. Nat. Acad. Sci. 76: 4350 (1979)). Cells can be frozen and homogenized in lysis buffer and the lysate subjected to blotting to membranes such as SDS-PAGE and nitrocellulose filters. The antibody (unlabeled) is then contacted with the membrane and a secondary immune reagent such as labeled protein A or anti-immunoglobulin (a suitable label including 125 I, horseradish peroxidase and alkaline phosphatase) To assay. Chromatographic detection can also be used. In certain embodiments, immunodetection can be performed using antibodies to biomarkers using an enhanced chemiluminescence system (eg, from PerkinElmer Life Sciences, Boston, Mass.). The membrane can then be stripped and reblotted with a control antibody, such as an anti-actin (A-2066) polyclonal antibody from Sigma (St. Louis, Mo.).

例えば生検サンプル中のバイオマーカーの発現及び/又は存在を検出するために免疫組織化学を用いることができる。好適な抗体を、例えば、細胞の薄層と接触させ、続いて未結合の抗体を除去するため洗浄して、及び次いで第2の標識された抗体と接触させる。標識することは、蛍光マーカー、酵素、例えばペルオキシダーゼ、アビジン又は放射標識によって行うことができる。前記アッセイは、顕微鏡を用いて視覚的に評価され、そしてその結果を定量することができる。   For example, immunohistochemistry can be used to detect the expression and / or presence of a biomarker in a biopsy sample. A suitable antibody is contacted, for example, with a thin layer of cells, followed by washing to remove unbound antibody, and then contacting with a second labeled antibody. Labeling can be done with fluorescent markers, enzymes such as peroxidase, avidin or radiolabels. The assay can be visually assessed using a microscope and the results can be quantified.

他の機械又は自動イメージングシステムも、バイオマーカーの免疫染色結果を測定するために使用することができる。本明細書で使用されるように、「定量的」免疫組織化学は、抗原又は他のタンパク質などの特定のバイオマーカーの存在を同定及び定量するために、免疫組織化学を受けさせたサンプルをスキャン及び評価する自動化された方法を指す。サンプルに与えられたスコアは、サンプルの免疫組織化学的染色の強度の数値表示であり、及びサンプル中に存在する標的バイオマーカーの量を表す。本明細書で使用されるように、光学濃度(Optical Density,OD)は、染色の強度を表す数値スコアである。本明細書で使用されるように、半定量的免疫組織化学は、ヒトの眼による免疫組織化学結果の評価を指し、その場合、訓練されたオペレーターは、結果を数値的にランク付けする(例えば、1、2又は3として)。   Other machines or automated imaging systems can also be used to measure biomarker immunostaining results. As used herein, “quantitative” immunohistochemistry scans samples that have undergone immunohistochemistry to identify and quantify the presence of specific biomarkers such as antigens or other proteins. And refers to an automated method of evaluating. The score given to the sample is a numerical representation of the intensity of immunohistochemical staining of the sample and represents the amount of target biomarker present in the sample. As used herein, Optical Density (OD) is a numerical score that represents the intensity of staining. As used herein, semi-quantitative immunohistochemistry refers to the evaluation of immunohistochemistry results by the human eye, in which a trained operator ranks the results numerically (eg, , 1, 2 or 3).

免疫組織化学での使用に好適な様々な自動サンプル処理、スキャニング及び分析システムが当該技術で利用可能である。このようなシステムには、自動染色(例えば、Benchmarkシステム、Ventana Medical Systems,Inc.参照)及び顕微鏡走査、コンピュータ化画像解析、連続切片比較(サンプルの向き及びサイズの変動を制御するため)、デジタル報告生成、並びにサンプルのアーカイビング及びトラッキング(例えば、組織切片が置かれたスライドなど)を包含することができる。免疫染色されたサンプルを包含する細胞及び組織について定量分析を行うため、従来の光学顕微鏡とデジタル画像処理システムとを組み合わせた細胞イメージングシステムは、市販されている。例えば、CAS−200システム(Becton,Dickinson&Co.)を参照されたい。   A variety of automated sample processing, scanning and analysis systems suitable for use in immunohistochemistry are available in the art. Such systems include automatic staining (see, eg, Benchmark system, Ventana Medical Systems, Inc.) and microscopic scanning, computerized image analysis, serial section comparison (to control sample orientation and size variations), digital Report generation, as well as sample archiving and tracking (eg, slides with tissue sections, etc.) can be included. Cellular imaging systems combining a conventional optical microscope and a digital image processing system are commercially available for quantitative analysis of cells and tissues including immunostained samples. See, for example, the CAS-200 system (Becton, Dickinson & Co.).

バイオマーカーに対する抗体は、画像化目的で、例えば対象者の細胞内のバイオマーカーの存在を検出するためにも使用することができる。好適な標識は、放射性同位体、ヨウ素(125I、121I)、炭素(14C)、硫黄(35S)、トリチウム(H)、インジウム(112In)及びテクネチウム(99mTc)が、蛍光標識、例えばフルオレセイン及びローダミンなど、及びビオチンを包含する。免疫酵素相互作用は、ペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼなどの異なる酵素、又はDAB、AECもしくはファストレッド(Fast Red)などの異なる色素原を使用して視覚化することができる。 Antibodies against biomarkers can also be used for imaging purposes, for example to detect the presence of biomarkers in a subject's cells. Suitable labels are radioisotopes, iodine ( 125 I, 121 I), carbon ( 14 C), sulfur ( 35 S), tritium ( 3 H), indium ( 112 In) and technetium ( 99m Tc), but fluorescent Includes labels such as fluorescein and rhodamine, and biotin. Immune enzyme interactions can be visualized using different enzymes such as peroxidase, alkaline phosphatase, or different chromogens such as DAB, AEC or Fast Red.

使用することができる抗体及びその誘導体には、ポリクローナルもしくはモノクローナル抗体、キメラ、ヒト、ヒト化、霊長類化(CDR移植)、ベニヤ化(veneered)もしくは一本鎖抗体、相生成抗体(例えば、ファージディスプレイライブラリー由来)、ならびに抗体の機能的結合フラグメントを包含する。例えば、Fv、Fab、Fab’及びF(ab’)フラグメントを包含するが、これに限定されない、バイオマーカーに結合することができる抗体フラグメント、又はその一部を使用することができる。そのようなフラグメントは、酵素的切断又は組換え技術によって産生され得る。例えば、パパイン又はペプシン切断は、それぞれFab又はF(ab’)フラグメントを生成し得る。Fab又はF(ab’)フラグメントを生成するため、必要な基質特異性を有する他のプロテアーゼを使用することもできる。抗体はまた、1以上の終止コドンが天然の終止部位の上流に導入された抗体遺伝子を使用して、様々な切断(truncated)形態で産生され得る。例えば、F(ab’)重鎖部分をコードするキメラ遺伝子は、重鎖のCH、ドメイン及びヒンジ領域をコードするDNA配列を含むように設計することができる。 Antibodies and derivatives that can be used include polyclonal or monoclonal antibodies, chimeric, human, humanized, primatized (CDR grafted), veneered or single chain antibodies, phase generating antibodies (eg, phage Display library), as well as functional binding fragments of antibodies. For example, antibody fragments capable of binding to biomarkers, or portions thereof, including but not limited to Fv, Fab, Fab ′ and F (ab ′) 2 fragments can be used. Such fragments can be produced by enzymatic cleavage or recombinant techniques. For example, papain or pepsin cleavage can generate Fab or F (ab ′) 2 fragments, respectively. Other proteases with the required substrate specificity can also be used to generate Fab or F (ab ′) 2 fragments. Antibodies can also be produced in various truncated forms using antibody genes in which one or more stop codons have been introduced upstream of the natural stop site. For example, a chimeric gene encoding the F (ab ′) 2 heavy chain portion can be designed to include DNA sequences encoding the CH, domain and hinge region of the heavy chain.

合成及び操作された抗体は、例えば、Cabilly et al.,米国特許第4,816,567号、Cabilly et al.,欧州特許第0,125,023 B1号;Boss et al.,米国特許第4,816,397号;Boss et al.,欧州特許第0,120,694 B1号;Neuberger,M.S. et al.,WO86/01533;Neuberger,M.S. et al.,欧州特許第0,194,276号;Winter、米国特許第5,225,539号;Winter、欧州特許第0,239,400 B1号;Queen et al.,欧州特許第0451216号B1;及びPadlan、E.A. et al.,欧州特許第0519596A1号;に記載されている。また、霊長類化抗体に関するNewman、R. et al., BioTechnology,10:1455−1460(1992)及びLadner et al.,米国特許第4,946,778号及び短鎖抗体に関するBird,R.E. et al.,Science,242:423−426(1988))を参照。   Synthetic and engineered antibodies are described, for example, in Cabilly et al. U.S. Pat. No. 4,816,567, Cabilly et al. EP 0,125,023 B1; Boss et al. U.S. Pat. No. 4,816,397; Boss et al. EP 0,120,694 B1; Neuberger, M .; S. et al. , WO 86/01533; Neuberger, M .; S. et al. , European Patent No. 0,194,276; Winter, US Pat. No. 5,225,539; Winter, European Patent No. 0,239,400 B1; Queen et al. EP 0 451 216 B1; and Padlan, E .; A. et al. , European Patent No. 0519596A1; In addition, Newman, R., et al. et al. , BioTechnology, 10: 1455-1460 (1992) and Ladner et al. , US Pat. No. 4,946,778 and Bird, R., et al. E. et al. , Science, 242: 423-426 (1988)).

特定の実施形態において、抗体以外のポリペプチドに特異的に結合する薬剤(agents)、例えばペプチド、が使用される。特異的に結合するペプチドは、当該技術で公知のいずれの手段、例えば、ペプチドファージディスプレイライブラリーによって同定することができる。一般に、バイオマーカーの存在が検出及び/又は定量されるように、バイオマーカーポリペプチドを検出することができる薬剤(an agent)を使用することができる。本明細書で定義されるように、「薬剤」は、生体サンプル中のバイオマーカーを同定又は検出することができる物質を指す(例えば、バイオマーカーのmRNA、バイオマーカーのDNA、バイオマーカーのタンパク質を同定又は検出する)。特定の実施形態において、薬剤は、バイオマーカーポリペプチドに特異的に結合する標識された抗体である。   In certain embodiments, agents that specifically bind to polypeptides other than antibodies, such as peptides, are used. Peptides that specifically bind can be identified by any means known in the art, such as a peptide phage display library. In general, an agent capable of detecting a biomarker polypeptide can be used so that the presence of the biomarker is detected and / or quantified. As defined herein, an “agent” refers to a substance capable of identifying or detecting a biomarker in a biological sample (eg, biomarker mRNA, biomarker DNA, biomarker protein Identify or detect). In certain embodiments, the agent is a labeled antibody that specifically binds to the biomarker polypeptide.

加えて、バイオマーカーは、質量分析、例えばMALDI/TOF(time-of-flight,飛行時間)、SELDI/TOF、液体クロマトグラフィー−質量分析(LC−MS)、ガスクロマトグラフィー−質量分析(GC−MS)、高速液体クロマトグラフィー−質量分析(HPLC-MS)、キャピラリー電気泳動質量分析、核磁気共鳴分光法、又はタンデム質量分析法(例えば、MS/MS、MS/MS/MS、ESI−MS/MSなど)を使用して、検出することができる。例えば、米国特許出願第20030199001号、第20030134304号、第20030077616号を参照されたい。これらは参照により本明細書に組み込まれる。   In addition, biomarkers can be analyzed by mass spectrometry, such as MALDI / TOF (time-of-flight), SELDI / TOF, liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS), gas chromatography-mass spectrometry (GC- MS), high performance liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS), capillary electrophoresis mass spectrometry, nuclear magnetic resonance spectroscopy, or tandem mass spectrometry (eg, MS / MS, MS / MS / MS, ESI-MS / For example, MS). See, for example, U.S. Patent Application Nos. 20030199001, 20030134304, 20030077616. These are incorporated herein by reference.

質量分析法は、当技術で周知であり、且つ、タンパク質などの生体分子を定量及び/又は同定するために使用されている(例えば、Li et. al.(2000) Tibtech 18:151−160;Rowley et. al.(2000) Methods 20:383−397;及びKuster and Mann(1998) Curr.Opin.Structural Biol. 8:393−400;を参照)。さらに、単離されたタンパク質の少なくとも部分的なde novo配列決定を可能にする質量分析技術が開発されている。Chait et. al.,Science 262:89−92(1993);M.Keough et. al., Proc.Natl.Acad.Sci. USA. 96:7131−6(1999);Bergman、EXS 88:133−44(2000)にレビューされている。   Mass spectrometry is well known in the art and has been used to quantify and / or identify biomolecules such as proteins (eg Li et. Al. (2000) Tibtech 18: 151-160; Rowley et.al. (2000) Methods 20: 383-397; and Kuster and Mann (1998) Curr. Opin. Structural Biol. 8: 393-400;). In addition, mass spectrometry techniques have been developed that allow at least partial de novo sequencing of isolated proteins. Chait et. al. Science 262: 89-92 (1993); Keough et. al. , Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96: 7131-6 (1999); Bergman, EXS 88: 133-44 (2000).

特定の実施形態において、気相イオン分光光度計が使用される。他の実施形態において、サンプルを分析するため、レーザー脱離/イオン化質量分析法を使用する。モデム(Modem)レーザー脱離/イオン化質量分析法(「LDI−MS」)は、2つの主なバリエーションで実施することができる:マトリックス支援レーザー脱離/イオン化(「MALDI」)質量分析及び表面増強レーザー脱離/イオン化(「SELDI」)。MALDIにおいて、検体を、マトリックスを含有する溶液と混合し、そして液滴を基質(a substrate)の表面上に置く。次いで、マトリックス溶液は、生体分子と共結晶化する。基質を質量分析計に挿入する。レーザーエネルギーは、基質表面に向けられる。その場合、基質表面(it)は、生体分子(them)を著しく断片化することなく生体分子を脱着及びイオン化する。しかしながら、MALDIには分析ツールとしての限界がある。これは、サンプルを分画する(fractionating)ための手段を提供せず、且つ、マトリックス材料は、特に低分子量分析物の場合、検出を妨げる可能性がある。例えば、米国特許第5,118,937号(Hillenkamp et al.)、及び米国特許第5,045,694号(Beavis&Chait)を参照。   In certain embodiments, a gas phase ion spectrophotometer is used. In other embodiments, laser desorption / ionization mass spectrometry is used to analyze the sample. Modem laser desorption / ionization mass spectrometry (“LDI-MS”) can be performed in two main variations: matrix-assisted laser desorption / ionization (“MALDI”) mass spectrometry and surface enhancement. Laser desorption / ionization (“SELDI”). In MALDI, an analyte is mixed with a solution containing a matrix and a droplet is placed on the surface of a substrate. The matrix solution is then co-crystallized with the biomolecule. Insert the substrate into the mass spectrometer. Laser energy is directed at the substrate surface. In that case, the substrate surface (it) desorbs and ionizes the biomolecule without significantly fragmenting the biomolecule (them). However, MALDI has limitations as an analytical tool. This does not provide a means for fractionating the sample, and the matrix material can interfere with detection, especially in the case of low molecular weight analytes. See, for example, US Pat. No. 5,118,937 (Hillenkamp et al.) And US Pat. No. 5,045,694 (Beavis & Chait).

質量分析計に関する追加情報については、例えば、Principles of Instrumental Analysis, 3rd edition. Skoog, Saunders College Publishing, Philadelphia, 1985;及びKirk−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4th ed. Vol. 15 (John Wiley & Sons, New York 1995), pp. 1071−1094;を参照。   For additional information regarding mass spectrometers, see, for example, Principles of Instrumental Analysis, 3rd edition. Skoog, Saunders College Publishing, Philadelphia, 1985; and Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4th ed. Vol. 15 (John Wiley & Sons, New York 1995), pp. 1071-1094;

マーカー又は他の物質の存在の検出は、典型的には、シグナル強度の検出を含む。これは、次に、基質に結合したポリペプチドの量及び特徴を反映することができる。例えば、特定の実施形態において、特定のバイオマーカーの相対量を決定するために、第1のサンプル及び第2のサンプルのスペクトルからのピーク値のシグナル強度を比較することができる(例えば、視覚的に、コンピュータ分析などによって)。質量スペクトル分析を助けるため、Biomarker Wizardプログラム(Ciphergen Biosy stems,Inc.,Fremont,Calif.)などのソフトウェアプログラムを使用することができる。質量分析計及びその技術は、当業者に周知である。   Detection of the presence of a marker or other substance typically includes detection of signal intensity. This in turn can reflect the amount and characteristics of the polypeptide bound to the substrate. For example, in certain embodiments, the signal intensity of peak values from the spectra of a first sample and a second sample can be compared to determine the relative amount of a particular biomarker (eg, visually To computer analysis etc.). Software programs such as the Biomarker Wizard program (Ciphergen Biosystems, Inc., Fremont, Calif.) Can be used to assist in mass spectral analysis. Mass spectrometers and their techniques are well known to those skilled in the art.

いずれの当業者は、質量分析計の構成要素のいずれか(例えば、脱着源、質量分析器、検出器など)及び様々なサンプル調製物を、他の句的な構成要素もしくは本明細書に記載の調製物と、又は当該技術で知られているものと、組み合わせることが可能である。例えば、特定の実施形態において、コントロールサンプルは重い原子(例えば、13C)を含有することが可能であり、それによりテストサンプルを同じ質量分析法操作(run)で既知のコントロールサンプルと混合することができる。 Any person skilled in the art will describe any of the components of the mass spectrometer (eg, desorption source, mass analyzer, detector, etc.) and various sample preparations as described in other phrasal components or herein. Or a preparation known in the art. For example, in certain embodiments, the control sample can contain heavy atoms (eg, 13 C), thereby mixing the test sample with a known control sample in the same mass spectrometry run. Can do.

特定の実施形態において、レーザー脱着飛行時間型(time-of-flight,TOF)質量分析計が使用される。レーザー脱着質量分析法では、結合マーカーを有する基質を入口系に導入される。マーカーは脱離し、そしてイオン化源からのレーザーによって気相にイオン化される。生成されたイオンは、イオン光学アセンブリによって収集され、及び次いで飛行時間型質量分析器において、短い高電圧場を介してイオンが加速され、そして高真空チャンバ内にドリフトされる。高真空チャンバの遠端では、加速されたイオンは、異なる時間において敏感な検出器表面に当たる。飛行時間はイオンの質量の関数であるので、特定の質量電荷比の分子の有無を識別するため、イオン生成とイオン検出器の衝突(impact)との間の経過時間を使用することができる。   In certain embodiments, a laser time-of-flight (TOF) mass spectrometer is used. In laser desorption mass spectrometry, a substrate having a binding marker is introduced into an inlet system. The marker desorbs and is ionized into the gas phase by a laser from the ionization source. The ions produced are collected by an ion optics assembly and then accelerated in a time-of-flight mass analyzer via a short high voltage field and drifted into a high vacuum chamber. At the far end of the high vacuum chamber, the accelerated ions strike the sensitive detector surface at different times. Since the time of flight is a function of the mass of the ions, the elapsed time between the ion generation and the ion detector impact can be used to identify the presence or absence of a specific mass to charge ratio molecule.

特定の実施形態において、第1又は第2のサンプル中に存在する1以上のバイオマーカーの相対量は、部分的に、プログラム可能なデジタルコンピュータでアルゴリズムを実行することによって決定される。前記アルゴリズムは、第1の質量スペクトル及び第2の質量スペクトルにおける少なくとも1つのピーク値を特定する。次に前記アルゴリズムは、第1の質量スペクトルのピーク値の信号強度を、質量スペクトルの第2の質量スペクトルのピーク値の信号強度と比較する。相対的な信号強度は、第1及び第2のサンプル中に存在するバイオマーカーの量の指標である。第1のサンプル中に存在するバイオマーカーの量をより正確に定量するため、バイオマーカーの既知量を含有する標準物質(a standard)を第2のサンプルとして分析することができる。特定の実施形態において、第1及び第2のサンプル中のバイオマーカーの同一性を決定することもできる。   In certain embodiments, the relative amount of one or more biomarkers present in the first or second sample is determined in part by running the algorithm on a programmable digital computer. The algorithm identifies at least one peak value in the first mass spectrum and the second mass spectrum. The algorithm then compares the signal strength of the peak value of the first mass spectrum with the signal strength of the peak value of the second mass spectrum of the mass spectrum. The relative signal strength is an indication of the amount of biomarker present in the first and second samples. In order to more accurately quantify the amount of biomarker present in the first sample, a standard containing a known amount of biomarker can be analyzed as the second sample. In certain embodiments, the identity of biomarkers in the first and second samples can also be determined.

D.キット
特定の非限定的な実施形態において、本開示は、患者のAAの重症度を同定するための、ならびにJAKインヒビター治療に応答する患者亜集団を同定及び追跡するための、キットを提供する。このようなキットは、特定の実施形態において、本明細書に記載のバイオマーカーから選択される1以上のバイオマーカー、又はそれらの組み合わせを検出するための手段を包含する。本開示は、対象者におけるAAを治療するための療法の有効性を決定するためのキットをさらに提供する。
D. Kits In certain non-limiting embodiments, the present disclosure provides kits for identifying the severity of AA in a patient and for identifying and tracking patient subpopulations that respond to JAK inhibitor treatment. Such kits, in certain embodiments, include means for detecting one or more biomarkers selected from the biomarkers described herein, or combinations thereof. The present disclosure further provides a kit for determining the effectiveness of a therapy for treating AA in a subject.

特定の実施形態において、対象者における円形脱毛症(Alopecia Areata,AA)を治療するためのキットは、対象者の疾患の重症度を示すバイオマーカーを検出するために有用な1つ以上の検出試薬、及びAAの治療に有用な1つ以上の治療試薬を含む。本開示の主題は、対象者における、脱毛症(AA)を治療するのに有用な1つ以上の治療試薬に応答する傾向を示すバイオマーカーを検出するのに有用な1つ以上の検出試薬、及びAAの治療に有用な1以上の治療試薬を含む、対象者における円形脱毛症(AA)を治療するためのキットをさらに提供することができる。特定の実施形態において、キットは、1つ以上のプローブセット、アレイ/マイクロアレイ、バイオマーカー特異的抗体及び/又はビーズをさらに含む。特定の実施形態において、キットは指示書をさらに含む。特定の実施形態において、前記治療試薬はJAKインヒビターから選択されてよい。   In certain embodiments, a kit for treating alopecia areata (AA) in a subject is one or more detection reagents useful for detecting a biomarker indicative of the severity of the subject's disease. And one or more therapeutic reagents useful in the treatment of AA. The subject of the present disclosure is one or more detection reagents useful for detecting biomarkers in a subject that exhibit a tendency to respond to one or more therapeutic reagents useful for treating alopecia (AA), And a kit for treating alopecia areata (AA) in a subject, comprising one or more therapeutic reagents useful for the treatment of AA. In certain embodiments, the kit further comprises one or more probe sets, arrays / microarrays, biomarker specific antibodies and / or beads. In certain embodiments, the kit further comprises instructions. In certain embodiments, the therapeutic reagent may be selected from JAK inhibitors.

キットのタイプは、パッケージされたプローブ及びプライマーセット(例えばTaqManプローブ/プライマーセット)、アレイ/マイクロアレイ、バイオマーカー特異的抗体及びビーズを包含するが、これらに限定されない。これらは、本開示の1つ以上のバイオマーカーを検出するため、1つ以上のプローブ、プライマー又は他の検出試薬をさらに含有する。方法を提供する。   Kit types include, but are not limited to, packaged probes and primer sets (eg, TaqMan probes / primer sets), arrays / microarrays, biomarker specific antibodies and beads. These further contain one or more probes, primers or other detection reagents to detect one or more biomarkers of the present disclosure. Provide a method.

特定の非限定的な実施形態において、キットは、同定される1つ以上のバイオマーカー(複数可)を検出するための、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)又は核酸配列決定に好適な一対のオリゴヌクレオチドプライマーを包含することができる。一対のプライマーは、本明細書に記載のバイオマーカーに相補的なヌクレオチド配列を包含することができ、且つ、前記バイオマーカーと選択的にハイブリダイズするのに十分な長さであり得る。あるいは、相補的ヌクレオチドは、PCR及び/又は配列決定を行うために、バイオマーカー位置に十分に近接した特定の領域5’及び/又は3’に選択的にハイブリダイズすることができる。多数のバイオマーカーを同時にアッセイするため、多数の(multiple)バイオマーカー特異的プライマーをキット内に含めることができる。前記キットはまた、1つ以上のポリメラーゼ、逆転写酵素及びヌクレオチド塩基を包含することができ、前記ヌクレオチド塩基は、さらに検出可能に標識することができる。   In certain non-limiting embodiments, the kit comprises a pair of oligonucleotide primers suitable for polymerase chain reaction (PCR) or nucleic acid sequencing to detect one or more identified biomarker (s). Can be included. The pair of primers can include a nucleotide sequence that is complementary to a biomarker described herein and can be of sufficient length to selectively hybridize to the biomarker. Alternatively, complementary nucleotides can selectively hybridize to specific regions 5 'and / or 3' sufficiently close to the biomarker location for PCR and / or sequencing. Multiple biomarker specific primers can be included in the kit to assay multiple biomarkers simultaneously. The kit can also include one or more polymerases, reverse transcriptases and nucleotide bases, which can be further detectably labeled.

特定の実施形態において、プライマーは、少なくとも約10個のヌクレオチド又は少なくとも約15個のヌクレオチド又は少なくとも約20個のヌクレオチドの長さであり得、及び/又は約200個までのヌクレオチド、又は約150個までのヌクレオチド、又は約100個までのヌクレオチド、又は約75個までのヌクレオチド又は約50個までのヌクレオチドの長さであり得る。   In certain embodiments, a primer can be at least about 10 nucleotides or at least about 15 nucleotides or at least about 20 nucleotides in length and / or up to about 200 nucleotides, or about 150 Up to about 100 nucleotides, or up to about 75 nucleotides, or up to about 50 nucleotides in length.

特定の実施形態において、オリゴヌクレオチドプライマーは、固体表面又は支持体上に、例えば核酸マイクロアレイ上に固定化することができる。その場合、固体表面又は支持体に結合した各オリゴヌクレオチドプライマーの位置は既知であり、且つ、同定可能である。   In certain embodiments, the oligonucleotide primers can be immobilized on a solid surface or support, such as on a nucleic acid microarray. In that case, the position of each oligonucleotide primer bound to the solid surface or support is known and identifiable.

特定の非限定的な実施形態において、キットは、同定されるべきバイオマーカー(複数可)を検出するために、in situハイブリダイゼーション又は蛍光in situハイブリダイゼーションに好適な少なくとも1つの核酸プローブを含むことができる。そのようなキットは、一般に、様々なバイオマーカーに対する特異性を有する1つ以上のオリゴヌクレオチドプローブを包含する。   In certain non-limiting embodiments, the kit comprises at least one nucleic acid probe suitable for in situ hybridization or fluorescent in situ hybridization to detect the biomarker (s) to be identified. Can do. Such kits generally include one or more oligonucleotide probes having specificity for various biomarkers.

特定の非限定的な実施形態において、キットは、プライマー伸長によるバイオマーカーの検出のためのプライマーを包含することができる。   In certain non-limiting embodiments, the kit can include a primer for detection of a biomarker by primer extension.

特定の非限定的な実施形態において、キットは、同定されるべきバイオマーカー(複数可)の免疫検出のための少なくとも1つの抗体を包含することができる。バイオマーカーに特異的なポリクローナル及びモノクローナルの両方の抗体は、当業者に一般的に知られているように、従来の免疫化技術を用いて調製することができる。キットの免疫検出試薬は、所与の抗体又は抗原それ自体に付随するか又はそれに連結された検出可能な標識を包含することができる。このような検出可能な標識は、例えば、化学発光もしくは蛍光分子(ローダミン、フルオレセイン、緑色蛍光タンパク質、ルシフェラーゼ、Cy3、Cy5又はROX)、放射性標識(H、35S、32P、14C、131I)又は酵素(アルカリホスファターゼ、西洋ワサビペルオキシダーゼ)包含する。 In certain non-limiting embodiments, the kit can include at least one antibody for immunodetection of the biomarker (s) to be identified. Both polyclonal and monoclonal antibodies specific for biomarkers can be prepared using conventional immunization techniques, as is generally known to those skilled in the art. The immunodetection reagent of the kit can include a detectable label associated with or linked to a given antibody or antigen itself. Such detectable labels include, for example, chemiluminescent or fluorescent molecules (rhodamine, fluorescein, green fluorescent protein, luciferase, Cy3, Cy5 or ROX), radioactive labels ( 3 H, 35 S, 32 P, 14 C, 131 I) or an enzyme (alkaline phosphatase, horseradish peroxidase).

特定の非限定的な実施形態において、バイオマーカー特異的抗体は、個体支持体、例えばカラムマトリックス、アレイ、又はマイクロタイタープレートのウェルなど、に結合して提供され得る。あるいは、支持体をキットの別個の要素として提供することができる。   In certain non-limiting embodiments, the biomarker specific antibody can be provided in association with an individual support, such as a column matrix, an array, or a well of a microtiter plate. Alternatively, the support can be provided as a separate element of the kit.

特定の非限定的な実施形態において、キットは、本明細書に記載の1つ以上のバイオマーカー又はその組み合わせを検出するのに好適な1つ以上のプライマー、プローブ、マイクロアレイ、又は抗体を包含することができる。   In certain non-limiting embodiments, the kit includes one or more primers, probes, microarrays, or antibodies suitable for detecting one or more biomarkers described herein or combinations thereof. be able to.

特定の非限定的な実施形態において、キットは、本明細書に記載のバイオマーカーの1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14以上を検出するのに好適な1つ以上のプライマー、プローブ、マイクロアレイ、又は抗体を包含することができる。   In certain non-limiting embodiments, the kit comprises 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 or more of the biomarkers described herein. One or more primers, probes, microarrays, or antibodies suitable for detecting can be included.

特定の非限定的な実施形態において、キット中の測定手段がアレイを使用する場合、上記のバイオマーカーのセットは、前記マイクロアレイ上に現れるマーカーの化学種(species)について少なくとも10%又は少なくとも20%又は少なくとも30%又は少なくとも40%又は少なくとも50%又は少なくとも60%、又は少なくとも70%、又は少なくとも80%を構成することができる。   In certain non-limiting embodiments, when the measurement means in the kit uses an array, the set of biomarkers described above is at least 10% or at least 20% for the marker species that appear on the microarray. Or at least 30% or at least 40% or at least 50% or at least 60%, or at least 70%, or at least 80%.

特定の非限定的な実施形態において、バイオマーカー検出キットは、バイオマーカーを検出するためのアッセイもしくは反応を実施するのに必要な、1つ以上の検出試薬及び他の成分(例えば、緩衝液、酵素、例えばDNAポリメラーゼもしくはリガーゼなど、鎖伸長ヌクレオチド、例えばデオキシヌクレオチドトリホスフェートなど、及びサンガー型DNA配列決定反応の場合、鎖終結ヌクレオチド、陽性制御配列、陰性制御配列など)を包含することができる。キットはまた、バイオマーカーの検出に必要な追加の成分又は試薬、例えばウェスタンブロッティング免疫組織化学で使用するための二次抗体など、を包含することができる。キットは、他の予後予測因子、例えば腫瘍段階を評価するための1つ以上の他のバイオマーカー又は試薬をさらに包含することができる。   In certain non-limiting embodiments, the biomarker detection kit includes one or more detection reagents and other components (e.g., buffer, Enzymes, such as DNA polymerase or ligase, chain-extending nucleotides, such as deoxynucleotide triphosphate, and, in the case of Sanger-type DNA sequencing reactions, chain terminating nucleotides, positive control sequences, negative control sequences, etc.). The kit can also include additional components or reagents necessary for detection of the biomarker, such as a secondary antibody for use in Western blotting immunohistochemistry. The kit can further include other prognostic factors, such as one or more other biomarkers or reagents to assess tumor stage.

キットは、バイオマーカーを標準物質と比較するための手段をさらに包含することができ、且つ、興味対象のバイオマーカーを検出するために当該キットを使用するための説明書を包含することができる。例えば、説明書は、本明細書に記載のバイオマーカーの存在が、患者のAAの重症度を示すこと、又はJAKインヒビター治療に応答する患者亜集団を同定及び追跡するためのものであることを説明することができる。   The kit can further include a means for comparing the biomarker with a standard and can include instructions for using the kit to detect the biomarker of interest. For example, the instructions indicate that the presence of the biomarkers described herein is for indicating the severity of the patient's AA, or for identifying and tracking patient subpopulations that respond to JAK inhibitor treatment. Can be explained.

特定の実施形態において、キットは、治療試薬をさらに包含し得る。特定の実施形態において、前記治療試薬は、本明細書の実施形態のJAKインヒビターであり得る。   In certain embodiments, the kit can further include a therapeutic reagent. In certain embodiments, the therapeutic reagent can be a JAK inhibitor of the embodiments herein.

E.レポート、プログラムされたコンピュータ及びシステム
本明細書に記載の1つ以上のバイオマーカーのアッセイに基づいた試験(例えば、個体(an individual)のAAの重症度)又は個体の予測される薬物応答性(例えば、JAKインヒビター療法に対する応答)、及び/又は試験に関する他の情報は、本明細書では「レポート」と呼ぶことができる。場合によっては、テストプロセスの一部として具体的な(tangible)レポートを生成することができる(本明細書ではこれを、相互互換的に「レポートすること」、又はレポートを「提供すること」、レポートを「作成すること」又はレポートを「生成すること」と呼ぶことができる)。
E. Reports, programmed computers and systems Tests based on one or more biomarker assays described herein (eg, the severity of an individual AA) or the predicted drug responsiveness of an individual ( For example, response to JAK inhibitor therapy) and / or other information about the study can be referred to herein as a “report”. In some cases, a tangible report can be generated as part of the testing process (this is referred to herein as "reporting" or "providing" a report, A report can be referred to as “creating” or a report “generating”).

具体的なレポートの例は、紙(コンピュータで生成されたテスト結果の印刷など)もしくは同等のフォーマットでのレポート、及びコンピュータ可読媒体(例えばCD、USBフラッシュドライブもしくは他のリムーバブルストレージデバイス、コンピュータハードドライブ、又はコンピュータネットワークサーバなど)に格納されたレポート、を包含することができるが、これらに限定されない。レポート、特にコンピュータ可読媒体に格納されたレポートはデータベースの一部であり得る。前記データベースは、任意にインターネットを介してアクセス可能であり得る(例えば、患者及びその患者の医療従事者だけがレポートを閲覧できるように、レポートへのアクセスを制限するセキュリティ機能を有し、他の無許可の個人がレポートを閲覧することを防止する、「安全なデータベース」であり得る、コンピュータネットワークサーバ上に格納された患者記録もしくは遺伝情報のデータベースなど)。具体的なレポートの生成に加えて、あるいはそれに代えて、レポートをコンピュータ画面(又は別の電子デバイスもしくは機器のディスプレイ)に表示することもできる。   Examples of specific reports include reports in paper (such as printing of computer generated test results) or equivalent formats, and computer readable media (eg, CD, USB flash drive or other removable storage device, computer hard drive) Or a report stored on a computer network server, etc.), but is not limited thereto. Reports, particularly reports stored on computer readable media, can be part of a database. The database may optionally be accessible via the Internet (e.g., having security features that restrict access to the report so that only the patient and the patient's health care provider can view the report) A database of patient records or genetic information stored on a computer network server, which can be a “safe database” that prevents unauthorized individuals from viewing the report). In addition to or instead of generating a specific report, the report can also be displayed on a computer screen (or another electronic device or instrument display).

レポートは、例えば、個人のAAの重症度を包含することができ、又は本明細書に記載の1つ以上のバイオマーカーの有無、レベルを包含するだけとすることができる(例えば、ネットワークサーバのようなコンピュータ可読媒体上のレポートには、特定のバイオマーカー又は特定のバイオマーカーのレベルを有する個体について、増加もしくは減少した疾患リスクなどの医学的/生物学的影響(implications)を記述する1以上のジャーナル出版物又はウェブサイトへのハイパーリンク(複数可)を含めることができる)。従って、例えば、レポートは、疾患リスクもしくは他の医学/生物学的意義(例えば、薬物反応性、示唆された予防的処置など)を包含することができ、ならびに場合によってはバイオマーカー情報も含むことができ、又は疾患リスクもしくは他の医学的/生物学的意義を含めることなく、バイオマーカー情報だけを包含することができる(それにより、当該レポート自体の外部のソースから、例えば医療従事者、出版物、ウェブサイトなどから、関連する疾患リスク又は他の医学的/生物学的意義を決定するため、レポートを閲覧している個人がバイオマーカー情報を使用することができる。これらは任意にハイパーリンクなどで当該レポートにリンクすることができる。)。   The report can include, for example, the severity of an individual's AA, or can only include the presence or absence, level of one or more biomarkers described herein (eg, network server A report on such a computer readable medium includes one or more medical / biological implications such as increased or decreased disease risk for an individual having a specific biomarker or a specific biomarker level Hyperlink (s) to any journal publication or website. Thus, for example, a report can include disease risk or other medical / biological implications (eg, drug responsiveness, suggested prophylactic treatment, etc.), as well as possibly including biomarker information Or can include only biomarker information without including disease risk or other medical / biological significance (eg, from a source external to the report itself, eg, medical personnel, publications) The biomarker information can be used by individuals viewing the report to determine the associated disease risk or other medical / biological significance from the product, website, etc. These are optionally hyperlinked. Etc. to link to the report.)

レポートを、例えば、試験された個人、医療従事者(例えば、医者、看護師、臨床検査技師、遺伝カウンセラーなど)、健康管理機構、及び/又は当該レポートを閲覧又は所持することを意図したいずれの他の当事者もしくは依頼者に、さらに「送信」(transmitted)又は「伝達」(communicated)することができる(これらの用語は、本明細書では交換可能に使用することができる)。レポートを「送信する」又は「伝達する」行為は、当該レポートのフォーマットに基づいて、当該技術で公知のいずれの手段によって行うことができる。さらに、レポートを「送信する」又は「伝達する」ことは、レポートを送達すること(「プッシュすること」(pushing))及び/又はレポートを取り出すこと(「プルすること」(pulling))を包含することができる。例えば、レポートは、(例えば紙フォーマットのレポートについて)当事者間に物理的に転送されることを含めて、様々な手段によって、例えばある当事者から別の当事者に物理的に配達されることにより、又は電子的又は信号形式で送信されることにより(例えば、電子メール又はインターネット経由で、ファクシミリにより、及び/又は当技術で知られているいずれの有線又は無線通信方法により)、例えばコンピュータネットワークサーバなどに格納されたデータベースから検索されることなどにより、送信/伝達することができる。   Report, for example, individual tested, healthcare professional (eg, doctor, nurse, laboratory technician, genetic counselor, etc.), health care organization, and / or any that is intended to view or possess the report It can be further “transmitted” or “communicated” to other parties or clients (these terms can be used interchangeably herein). The act of “sending” or “transmitting” a report can be performed by any means known in the art based on the format of the report. Further, “sending” or “transmitting” a report includes delivering the report (“pushing”) and / or retrieving the report (“pulling”). can do. For example, the report may be physically delivered by a variety of means, including being physically transferred between parties (eg, for a paper format report), eg, physically delivered from one party to another, or By being transmitted electronically or in signal form (for example via e-mail or the Internet, by facsimile, and / or by any wired or wireless communication method known in the art), for example to a computer network server, etc. It can be transmitted / transmitted, for example, by being retrieved from a stored database.

特定の例示的な実施形態において、開示される主題は、本明細書に記載の方法を実施するようにプログラムされたコンピュータ(又は生物医学デバイス又は実験装置などの他の装置/デバイス)を提供する。例えば、特定の実施形態において、開示される主題は、単独で、又は他のバイオマーカーと組み合わせて、本明細書に開示される1つ以上のバイオマーカーの同一性を受信(すなわち、入力(input)として)するように、且つ、バイオマーカー(複数可)のレベル又は同一性に基づいて、疾患重症度又は他の結果(例えば、薬物応答性など)を提供する(すなわち、出力(output)として)ように、プログラムされたコンピュータを提供する。そのような出力(例えば、疾患重症度、薬物反応性などの伝達)は、例えば、コンピュータ可読媒体上のレポートの形で、紙形式で印刷されるか、及び/又はコンピュータスクリーン又は他のディスプレイ上に表示され得る。   In certain exemplary embodiments, the disclosed subject matter provides a computer (or other apparatus / device such as a biomedical device or laboratory apparatus) programmed to perform the methods described herein. . For example, in certain embodiments, the disclosed subject matter receives the identity of one or more biomarkers disclosed herein (ie, input, alone or in combination with other biomarkers). ) And provide disease severity or other outcome (eg, drug responsiveness, etc.) based on the level or identity of the biomarker (s) (ie, as output) ) To provide a programmed computer. Such output (eg, transmission of disease severity, drug responsiveness, etc.) is printed in paper form, for example in the form of a report on a computer readable medium, and / or on a computer screen or other display Can be displayed.

開示される主題の特定の更なる実施形態は、個人のAAの重症度を、又は個体がJAKインヒビター治療から恩恵を受けるかどうかを決定するためのシステムを提供する。特定の例示的なシステムは、個人(又はそれらの医療従事者)がそのような個人のAA重症度(又は薬物応答)の決定を要求する統合された「ループ」を包含し、この決定は前記個人からのサンプルを試験することによって行われ、そしてこの決定の結果は依頼者に返される。例えば、特定のシステムでは、試験のために個人からサンプル(例えば、皮膚、血液など)が得られ(サンプルは当該個人によって、又は例えば医療従事者によって入手することができる)、前記サンプルは試験のために(例えば、単独で、又は1つ以上の他のバイオマーカーと組み合わせた、本明細書に開示されたバイオマーカー(複数可)を決定する)実験室(又は他の施設)に提出され、及び次いで、前記試験の結果を患者に送信しこれは場合によっては、その結果を前記個人に提供するか又は他の方法で伝える仲介者、例えば医療従事者、に最初に結果を送信することにより行われる)、それによって個人のAAの重症度(又は薬物応答など)を決定するための統合ループシステムを形成する。(例えば、検査施設、医療従事者、及び/又は個人のいずれかの間で)結果が送信されるシステムの部分は、電子又は信号送信により(例えば、電子メールもしくはインターネットを介するなどのコンピュータによって、場合によって安全なデータベースであり得るウェブサイト又はコンピュータネットワークサーバ上に結果を提供することによって、電話もしくはファックスによって、当該技術において知られたいずれの他の有線もしくは無線伝送方法によって)実施することができる。   Certain further embodiments of the disclosed subject matter provide a system for determining the severity of an individual's AA or whether an individual will benefit from JAK inhibitor treatment. Certain exemplary systems include an integrated “loop” where an individual (or their health care professional) requires a determination of the AA severity (or drug response) of such individual, This is done by testing a sample from the individual and the result of this decision is returned to the client. For example, in certain systems, a sample (eg, skin, blood, etc.) is obtained from an individual for testing (the sample can be obtained by the individual or, for example, by a healthcare professional), and the sample is Submitted to a laboratory (or other facility) for (e.g., determining the biomarker (s) disclosed herein, alone or in combination with one or more other biomarkers), And then sending the results of the test to the patient, possibly by first sending the results to an intermediary, such as a health care worker, who provides or otherwise communicates the results to the individual. To form an integrated loop system for determining the severity (or drug response, etc.) of an individual's AA. The part of the system where the results are transmitted (e.g., either between a laboratory, a healthcare worker, and / or an individual) is electronically or by signal transmission (e.g., via e-mail or the Internet, etc.) Can be implemented by telephone or fax, by any other wired or wireless transmission method known in the art, by providing the results on a website or computer network server, which can optionally be a secure database .

特定の実施形態において、システムは、個人及び/又はそれらの医療従事者によって制御される、その場合、個人及び/又はそれらの医療従事者が試験を要求し、試験結果を受け取り、及び、疾病管理システムを導入することなどにより、疾病リスクを軽減するため、(場合によって)試験結果に作用する。   In certain embodiments, the system is controlled by individuals and / or their health care personnel, in which case individuals and / or their health care workers request a test, receive test results, and manage disease. Acting on test results (in some cases) to reduce disease risk, such as by introducing a system.

本明細書に記載される様々な方法、例えばバイオマーカーの有無又はレベルをAAの変化した(例えば、増加又は減少した)重症度と相関させることなどは、自動化された方法、例えば、本明細書に記載の方法のいずれかを実施するようにプログラムされたコンピュータ(又は他の装置/デバイス、例えば生物医学デバイス、実験器具、又はコンピュータプロセッサを有する他の装置/デバイス)を使用することによって、実施することができる。例えば、コンピュータソフトウェア(本明細書ではコンピュータプログラムと互換的に言及することができる)は、個人におけるバイオマーカーの有無を、当該個人についてAAの変化した(例えば、増加又は減少した)重症度と相関させることができる。従って、開示される主題の特定の実施形態は、本明細書に記載の方法のいずれかを実行するようにプログラムされたコンピュータ(又は他の装置/デバイス)を提供する。   Various methods described herein, such as correlating the presence or level of a biomarker with the altered (eg, increased or decreased) severity of AA, etc., are automated methods such as those described herein. By using a computer (or other apparatus / device, such as a biomedical device, laboratory instrument, or other apparatus / device having a computer processor) programmed to perform any of the methods described in can do. For example, computer software (which can be referred to interchangeably herein with a computer program) correlates the presence or absence of a biomarker in an individual with the altered (eg, increased or decreased) severity of AA for that individual. Can be made. Accordingly, certain embodiments of the disclosed subject matter provide a computer (or other apparatus / device) that is programmed to perform any of the methods described herein.

F.治療方法
特定の実施形態において、対象者における円形脱毛症(AA)を治療する方法は、前記疾患の重症度を示すバイオマーカーを検出することによって、前記対象者のAA疾病重症度を同定すること、及び前記同定された疾患の重症度に適切な治療的介入を前記対象者に投与すること、を含む。
F. Methods of Treatment In certain embodiments, a method of treating alopecia areata (AA) in a subject identifies the subject's AA disease severity by detecting a biomarker indicative of the severity of the disease. And administering to the subject a therapeutic intervention appropriate to the severity of the identified disease.

特定の実施形態において、対象者におけるAAを治療する方法は、上記傾向を示すバイオマーカーを検出することによってJAKインヒビター処置に応答するAAを有する対象者の傾向を同定すること、及び同定されたバイオマーカーが、前記対象者が前記インヒビターに応答するという傾向を示すならば、JAKインヒビターを前記対象者に投与すること、を含む。   In certain embodiments, a method of treating AA in a subject identifies a tendency of a subject with AA to respond to JAK inhibitor treatment by detecting a biomarker that exhibits the trend, and an identified bio If the marker indicates a tendency for the subject to respond to the inhibitor, then administering a JAK inhibitor to the subject.

特定の実施形態において、それを必要とする対象者における円形脱毛症を治療する方法は、JAKインヒビターを前記対象者に投与するステップ、JAKインヒビター処置への応答性を示すバイオマーカーを検出するステップ、及び、(1)前記JAKインヒビターの投与を続けること(continuing)、(2)前記JAKインヒビターの投与を変更すること(altering)、又は(3)前記JAKインヒビターの投与をやめること(discontinuing)のいずれかによって、前記応答性に基づいて前記JAKインヒビターの投与を適合させるステップ(tailoring)、を含む。   In certain embodiments, a method of treating alopecia areata in a subject in need thereof comprises administering a JAK inhibitor to the subject, detecting a biomarker that is responsive to JAK inhibitor treatment, And (1) continuing the administration of the JAK inhibitor (continuing), (2) altering the administration of the JAK inhibitor (altering), or (3) discontinuing the administration of the JAK inhibitor (discontinuing). Optionally tailoring the administration of the JAK inhibitor based on the responsiveness.

特定の実施形態において、バイオマーカーは遺伝子発現シグニチャであってもよい。特定の実施形態において、前記遺伝子発現シグニチャは、以下の遺伝子群:KRT関連遺伝子;CTL関連遺伝子;及びIFN関連遺伝子;のうちの一つ又はそれ以上の遺伝子発現情報を含む。特定の実施形態において、前記KRT関連遺伝子は、DSG4、HOXC31、KRT31、KRT32、KRT33B、KRT82、PKP1及びPKP2を含む。特定の実施形態において、前記CTL関連遺伝子は、CD8A、GZMB、ICOS及びPRF1を含む。特定の実施形態において、前記IFN関連遺伝子は、CXCL9、CXCL10、CXCL11、STAT1及びMX1を含む。   In certain embodiments, the biomarker may be a gene expression signature. In certain embodiments, the gene expression signature includes information on gene expression of one or more of the following gene groups: KRT-related genes; CTL-related genes; and IFN-related genes. In certain embodiments, the KRT-related genes include DSG4, HOXC31, KRT31, KRT32, KRT33B, KRT82, PKP1 and PKP2. In certain embodiments, the CTL-related gene comprises CD8A, GZMB, ICOS and PRF1. In certain embodiments, the IFN-related gene comprises CXCL9, CXCL10, CXCL11, STAT1 and MX1.

特定の実施形態において、1つ以上のCTL関連遺伝子又は1つ以上のIFN関連遺伝子が所定の遺伝子発現レベルのセットにダウンレギュレーションされる場合、及び/又は1つ以上のKRT関連遺伝子が所定の遺伝子発現レベルのセットにアップレギュレーションされる場合、前記治療は有効であると考えられ、且つ、継続することができる。特定の実施形態において、大多数のCTL関連遺伝子又は大多数のIFN関連遺伝子が所定の遺伝子発現レベルのセットにダウンレギュレーションされない場合、及び/又は大多数のKRT関連遺伝子が所定の遺伝子発現レベルのセットにアップレギュレーションされない場合、前記治療は無効であると考えられ、且つ、例えば、1つ以上の異なるJAKインヒビターを投与することによって、中止もしくは変更されてもよい。   In certain embodiments, when one or more CTL-related genes or one or more IFN-related genes are down-regulated to a predetermined set of gene expression levels, and / or one or more KRT-related genes are predetermined genes When up-regulated to a set of expression levels, the treatment is considered effective and can be continued. In certain embodiments, the majority of CTL-related genes or the majority of IFN-related genes are not down-regulated to a predetermined set of gene expression levels, and / or the majority of KRT-related genes are a set of predetermined gene expression levels. If not up-regulated, the treatment is considered ineffective and may be discontinued or modified, eg, by administering one or more different JAK inhibitors.

特定の実施形態において、遺伝子発現シグニチャは、円形脱毛疾患病活性係数(Areata Disease Activity Index, ALADIN)である。特定の実施形態において、JAKインヒビターの投与を適合させることは、(1)CTLスコア、IFNスコア及びKRTスコアのそれぞれが処置前のスコアと比較して減少している場合、前記JAKインヒビターの投与を続けること、(2)CTLスコア、IFNスコア及びKRTスコアのいずれも処置前のスコアと比較して低下しない場合、前記JAKインヒビターの投与を変更すること、又は(3)CTLスコア、IFNスコア及びKRTスコアのそれぞれが治療前のスコアと比較して増加した場合、前記JAKインヒビターの投与をやめること、を含む。   In certain embodiments, the gene expression signature is the circular hair loss disease activity index (ALADIN). In certain embodiments, adapting administration of a JAK inhibitor comprises (1) administering the JAK inhibitor when each of the CTL score, IFN score, and KRT score is reduced compared to the pre-treatment score. Continue, (2) change the administration of the JAK inhibitor if none of the CTL score, IFN score and KRT score are reduced compared to the pre-treatment score, or (3) CTL score, IFN score and KRT Discontinuing administration of the JAK inhibitor if each of the scores is increased compared to the pre-treatment score.

特定の実施形態において、JAKインヒビター処置に対する応答性を示すバイオマーカーの検出は、前記JAKインヒビターによる処置に対する応答性の生理的サイン(signs)が存在する前に、行われる。特定の実施形態において、前記検出は、JAKインヒビターでの処置の2週間後〜6週間後に行われる。特定の実施形態において、前記検出は、JAKインヒビターでの処置の1週間後、2週間後、3週間後、4週間後、5週間後、6週間後、1ヶ月後、2ヶ月後、3ヶ月後、4ヶ月後、5ヶ月後、6ヶ月後、それらの組み合わせ、又はこれらの値のいずれか2つの間の範囲で、行われる。   In certain embodiments, detection of biomarkers that are responsive to JAK inhibitor treatment is performed before the presence of physiological signs of responsiveness to treatment with said JAK inhibitor. In certain embodiments, the detection is performed between 2 weeks and 6 weeks after treatment with the JAK inhibitor. In certain embodiments, the detection is performed 1 week, 2 weeks, 3 weeks, 4 weeks, 5 weeks, 6 weeks, 1 month, 2 months, 3 months after treatment with the JAK inhibitor. After, 4 months, 5 months, 6 months, a combination thereof, or a range between any two of these values.

特定の実施形態において、前記JAKインヒビターの投与を変更することは、投与間隔、投与量、配合(formulation)又はそれらの組み合わせを変更することを含む。特定の実施形態において、前記特定のJAKインヒビターが投与されることは中止されてもよく、且つ、異なるJAKインヒビター(JAKインヒビターの異なるクラス又は同一クラスにおける異なるJAKインヒビターのいずれか)を投与してもよい。   In certain embodiments, altering the administration of the JAK inhibitor includes altering dosing intervals, dosages, formulations, or combinations thereof. In certain embodiments, administration of the particular JAK inhibitor may be discontinued and different JAK inhibitors (either different classes of JAK inhibitors or different JAK inhibitors in the same class) administered Good.

特定の実施形態において、当該方法は、JAKインヒビターの投与前にJAKインヒビター処置に対する応答性を示すバイオマーカーのベースラインレベルを確立することをさらに含む。特定の実施形態において、当該方法は、JAKインヒビターの投与を調整する前に、JAKインヒビター処置に対する応答性を決定するために、ベースラインレベルと、投与後のレベルとを比較することをさらに含む。   In certain embodiments, the method further comprises establishing a baseline level of a biomarker that is responsive to JAK inhibitor treatment prior to administration of the JAK inhibitor. In certain embodiments, the method further comprises comparing the baseline level with the post-dose level to determine responsiveness to JAK inhibitor treatment before adjusting the administration of the JAK inhibitor.

特定の実施形態において、本開示のバイオマーカーの前記検出は、対象者から得られたサンプルに対して実施され、且つ、前記サンプルは、皮膚、血液、血清、血漿、尿、唾液、痰、粘液、精液、羊水、口腔洗浄液及び気管支肺胞洗浄液からなる群から選択される。特定の実施形態において、対象者はヒトである。特定の実施形態において、サンプルは皮膚サンプルである。特定の実施形態において、サンプルは血清試料である。   In certain embodiments, the detection of a biomarker of the present disclosure is performed on a sample obtained from a subject, and the sample is skin, blood, serum, plasma, urine, saliva, sputum, mucus Selected from the group consisting of semen, amniotic fluid, oral washes and bronchoalveolar lavage. In certain embodiments, the subject is a human. In certain embodiments, the sample is a skin sample. In certain embodiments, the sample is a serum sample.

特定の実施形態において、本明細書で開示されるバイオマーカーの前記検出は、核酸ハイブリダイゼーションアッセイを介して行われる。特定の実施形態において、前記検出は、マイクロアレイ解析を介して行われる。特定の実施形態において、前記検出は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)又は核酸配列決定を介して行われる。特定の実施形態において、前記バイオマーカーはタンパク質である。特定の実施形態において、前記タンパク質の存在は、前記タンパク質と特異的に結合する試薬を用いて検出される。特定の実施形態において、前記試薬は、モノクローナル抗体もしくはその抗原結合フラグメント、又はポリクローナル抗体もしくはその抗原結合フラグメントである。特定の実施形態において、前記検出は、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)、免疫蛍光アッセイ又はウェスタンブロットアッセイを介して行われる。   In certain embodiments, the detection of the biomarkers disclosed herein is performed via a nucleic acid hybridization assay. In certain embodiments, the detection is performed via microarray analysis. In certain embodiments, the detection is performed via polymerase chain reaction (PCR) or nucleic acid sequencing. In certain embodiments, the biomarker is a protein. In certain embodiments, the presence of the protein is detected using a reagent that specifically binds to the protein. In certain embodiments, the reagent is a monoclonal antibody or antigen-binding fragment thereof, or a polyclonal antibody or antigen-binding fragment thereof. In certain embodiments, the detection is performed via an enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), an immunofluorescence assay or a Western blot assay.

特定の実施形態において、JAKインヒビターは、Jak1/Jak2/Jak3/Tyk2/STAT1/STAT2/STAT3/STAT4/STAT5a/STAT5b/STAT6/OSM/gp130/LIFR/OSM−Rβ遺伝子又はJak1/Jak2/Jak3/Tyk2/STAT1/STAT2/STAT3/STAT4/STAT5a/STAT5b/STAT6/OSM/gp130/LIFR/OSM−Rβタンパク質と相互作用する化合物である。特定の実施形態において、前記JAKインヒビターは、以下から選択されてよい:   In certain embodiments, the JAK inhibitor is a Jak1 / Jak2 / Jak3 / Tyk2 / STAT1 / STAT2 / STAT3 / STAT4 / STAT5a / STAT5b / STAT6 / OSM / gp130 / LIFR / OSM-Rβ gene or Jak1 / Jak2 / Tyk2 It is a compound that interacts with / STAT1 / STAT2 / STAT3 / STAT4 / STAT5a / STAT5b / STAT6 / OSM / gp130 / LIFR / OSM-Rβ protein. In certain embodiments, the JAK inhibitor may be selected from:

ルキソリチニブ(INCB018424):

Figure 2018526362
Ruxolitinib (INCB018424):
Figure 2018526362

トファシチニブ(CP690550):

Figure 2018526362
Tofacitinib (CP690550):
Figure 2018526362

パクリチニブ(SB1518):

Figure 2018526362
Paclitinib (SB1518):
Figure 2018526362

バリシチニブ(LY3009104):

Figure 2018526362
Balicitinib (LY3009104):
Figure 2018526362

フェドラチニブ(TG101348):

Figure 2018526362
Fedratinib (TG101348):
Figure 2018526362

デセルノチニブ(decernmotinib):

Figure 2018526362
Decernmotinib:
Figure 2018526362

レスタウルチニブ(CEP−701):

Figure 2018526362
Restaurtinib (CEP-701):
Figure 2018526362

BMS−911543(CAS Number: 1271022−90−2)、フルダラビン、3−没食子酸エピガロカテキン(epigallocatechin−3−gallate,EGCG)、ペフィシチニブ、ABT 494(CAS Number: 1310726−60−3)、AT 9283(CAS Number: 896466−04−9)、フィルゴチニブ、ガンドチニブ、INCB 39110(CAS Number: 1334298−90−6)、 PF 04965842(CAS Number: 1622902−68−4)、R348 (R−932348, CAS Number: 916742−11−5; 1620142−65−5)、AZD 1480(CAS Number: 935666−88−9)、セルジュラチニブ(cerdulatinib)、INCB 052793(Incyte,臨床試験ID: NCT02265510)、NS 018(CAS Number: 1239358−86−1 (遊離塩基);1239358−85−0 (HCl))、AC 410(CAS Number: 1361415−84−0 (遊離塩基);1361415−86−2(HCl))、CT 1578 (SB 1578, CAS Number: 937273−04−6)、JTE 052 (Japan Tobacco Inc.)、PF 6263276 (Pfizer)、R 548 (Rigel)、TG 02 (SB 1317, CAS Number: 937270−47−8)、lumbricus rebellus抽出物、ARN 4079 (Arrien Pharmaceuticals, LLC.)、AR 13154 (Aerie Pharmaceuticals Inc.)、UR 67767 (Palau Pharma S.A.)、CS510(Shenzhen Chipscreen Biosciences Ltd.)、VR588(Vectura Group pic)、DNX 04042(Dynamix Pharmaceuticals/Clevexel)、ハイパーフォリン、その誘導体、それらの重水素化変種、それらの塩、又はそれらの組み合わせ。特定の実施形態において、検出試薬は、蛍光試薬、発光試薬、色素、放射性同位体、それらの誘導体、又はそれらの組み合わせから選択され得る。 BMS-915433 (CAS Number: 1271022-90-2), fludarabine, epigallocatechin gallate (epigallocatechin-3-gallate, EGCG), peficinib, ABT 494 (CAS Number: 1310726-60-3), AT 948 (CAS Number: 896466-04-9), filgotinib, gandotinib, INCB 39110 (CAS Number: 1334298-90-6), PF 09658422 (CAS Number: 1622222-68-4), R348 (R-932348, ER Num) 916742-11-5; 1620142-65-5), AZD 1480 (CAS Number: 935666-) 88-9), cerdulatinib, INCB 052793 (Incyte, clinical trial ID: NCT02265510), NS 018 (CAS Number: 1239358-86-1 (free base); 1239358-85-0 (HCl)), AC 410 (CAS Number: 1361645-84-0 (free base); 136164-15-8-2 (HCl)), CT 1578 (SB 1578, CAS Number: 937273-04-6), JTE 052 (Japan Tobacco Inc.) , PF 6263276 (Pfizer), R 548 (Rigel), TG 02 (SB 1317, CAS Number: 937270-47-8), lumbricus rebellus extraction Proceedings, ARN 4079 (Arien Pharmaceuticals, LLC.), AR 13154 (Arie Pharmaceuticals Inc.), UR 67767 (Pala Pharmaceutical SA ur. BioRc. BioRc. BioRc. 04042 (Dynamix Pharmaceuticals / Clevexel), hyperforin, its derivatives, their deuterated variants, their salts, or combinations thereof. In certain embodiments, the detection reagent may be selected from fluorescent reagents, luminescent reagents, dyes, radioisotopes, derivatives thereof, or combinations thereof.

6.実施例
当業者に、本出願の主題をどのように作成し、使用するかについての開示及び説明を提供するように、以下の実施例が提示される。以下の実施例は、本発明者らが現在開示されている主題とみなす範囲を限定するものではない。上述の一般的な説明を考慮すると、様々な他の実施形態が実施され得ることが理解される。
6). EXAMPLES The following examples are presented to provide those of ordinary skill in the art with disclosure and explanation of how to make and use the subject matter of this application. The following examples are not intended to limit the scope of what the inventors regard as the presently disclosed subject matter. In view of the above general description, it is understood that various other embodiments can be implemented.

6.1 実施例1
A.はじめに
円形脱毛症(Alopecia areata,AA)は、毛包が免疫攻撃の標的である自己免疫皮膚疾患である。患者は、通常、頭皮上の脱毛の丸い又は卵形のパッチを特徴的に呈し、これは頭皮又は全身に関与するように、自発的に解消し、持続し、又は進行させることができる。この病気の3つの主要な表現型変異体は、パッチ型(patchy-type)AA(AAP)(これは、しばしば頭皮上又は髭領域内の小さな卵形領域に局在化する)、全頭脱毛症(alopecia totalis,AT)(これは頭皮全体を伴う)、及び全身性脱毛症(alopecia universalis,AU)(これは全身の表面積を含む)である。現在、FDAがAAに対して承認した薬剤はなく、そして治療は経験的であることが多いが、典型的には、観察、病巣内ステロイド、局所免疫療法又は未証明効能の広範な免疫抑制治療を伴う。当該疾病のより深刻な形態、AU及びATは、しばしば治療に対して反抗的である。さらに、皮膚科医及び治療医の間で優勢な仮説は、長期にわたるAU及びATが回復不能になること、又は治療期間に対する応答時間及び治療に対する反応性の逆相関によりサポートされる、頭皮を「燃え尽き」状態に変えることである。その高い罹患率及び効果的な治療の必要性にもかかわらず、この疾患の分子エフェクター及び細胞エフェクターの正体(identities)は十分に研究されていなかった。
6.1 Example 1
A. Introduction Alopecia areata (AA) is an autoimmune skin disease in which the hair follicle is the target of immune attack. Patients typically exhibit a rounded or oval patch of hair loss on the scalp, which can spontaneously resolve, persist, or progress to involve the scalp or the entire body. The three major phenotypic variants of the disease are patchy-type AA (AAP), which is often localized to a small oval region on the scalp or in the heel region, and total head hair loss Alopecia totalis (AT) (which involves the entire scalp) and systemic alopecia (alopecia universalis, AU) (which includes the whole body surface area). Currently, there are no drugs approved by the FDA for AA and treatment is often empirical, but typically a wide range of immunosuppressive treatments with observation, intralesional steroids, local immunotherapy or unproven efficacy Accompanied by. More serious forms of the disease, AU and AT, are often resistant to treatment. Furthermore, the prevailing hypothesis among dermatologists and therapists is that the scalp is supported by long-term AU and AT becoming unrecoverable, or by the inverse correlation of response time to treatment duration and responsiveness to treatment. It is to change to a “burned out” state. Despite its high morbidity and the need for effective treatment, the molecular and cellular effector identities of this disease have not been well studied.

当該分野における最近の進歩は、病気の病因、薬剤標的、及び潜在的治療解決策(solutions)の理解を変えてきた。AAに関連する一塩基多型(single nucleotide polymorphisms)が特に注目され、これは、ULBP3及びULBP6の多型がこの疾患を発症するリスクを高めることを示唆する。遺伝子のULBPファミリーは、NKG2Dのリガンドとして機能するタンパク質をコードし、及び発現される場合、ナチュラルキラー細胞又はNKG2D発現CD8 T細胞による免疫標的化のための細胞をマークする。これらのデータは、AA患者の病変頭皮生検標本の皮膚切片における球周囲(peribulbar)浸潤物における、並びに自発性AAのC3H/HeJマウスモデル由来の罹患皮膚及び皮膚排出リンパ節における、NKG2D担持CD8 T細胞の認識を導いた。脱毛症を伴うC3H/HeJマウスからの未罹患(unaffected)C3H/HeJマウスへのこの細胞集団の養子移入は、脱毛症の誘発をもたらし、マウスAAモデルにおけるこれらのエフェクター細胞の中心的役割を実証した。   Recent advances in the field have changed the understanding of disease etiology, drug targets, and potential therapeutic solutions. Of particular interest are single nucleotide polymorphisms associated with AA, suggesting that ULBP3 and ULBP6 polymorphisms increase the risk of developing the disease. The ULBP family of genes encodes proteins that function as ligands for NKG2D and, when expressed, mark cells for immune targeting by natural killer cells or NKG2D-expressing CD8 T cells. These data indicate that NKG2D-bearing CD8 in peribulbar infiltrates in skin sections of lesion scalp biopsy specimens of AA patients and in affected skin and skin draining lymph nodes from the C3H / HeJ mouse model of spontaneous AA. It led to recognition of T cells. Adoptive transfer of this cell population from C3H / HeJ mice with alopecia to unaffected C3H / HeJ mice results in induction of alopecia and demonstrates the central role of these effector cells in the mouse AA model did.

本発明者らは、以前に、顕著なインターフェロン(IFN)シグニチャ及び共通ガンマ鎖サイトカイン(γc)シグニチャを同定した。これらの両方は、AA発病に寄与すると仮定された。これらの知見に基づいて、シグナル伝達分子、ヤヌスキナーゼ(Janus kinase,JAK)、のファミリーの重要なメンバーの阻害に基づく治療戦略が、疾患のマウスモデル及び小さな一連のヒト患者におけるAAの治療に有効であることが見出された。遺伝子発現プロファイリングは、AAに対する小分子JAKインヒビターの選択において重要な役割を果たした。そして、異なるAA表現型を包含する、この点についての拡大された努力が、新規治療解決策並びに病原性メカニズムに対する更なる洞察を提供する可能性を有する。   We have previously identified prominent interferon (IFN) signatures and common gamma chain cytokine (γc) signatures. Both of these were postulated to contribute to AA pathogenesis. Based on these findings, therapeutic strategies based on the inhibition of important members of the signaling molecule, Janus kinase (JAK) family, are effective in treating AA in mouse models of disease and a small set of human patients It was found that Gene expression profiling played an important role in the selection of small molecule JAK inhibitors for AA. And expanded efforts in this regard, including different AA phenotypes, have the potential to provide new therapeutic solutions as well as further insights into pathogenic mechanisms.

この研究において、一連のAA表現型を有する患者合計96人及び正常なコントロール患者から採取した120を超えるサンプルがプロファイリングされた。患者のサンプルは、毛髪の疾患に特化した皮膚科医による表現型の分類の後、米国全土の円形脱毛症全米登録サイトから収集した。次いで、AA特異的遺伝子発現シグニチャを同定するために、マイクロアレイに基づく遺伝子発現解析を用いて、皮膚生検サンプルを調べた。AT/AUが病気の「燃え尽きた」形態であるか、又は回復不可能であるという一般的な概念にもかかわらず、遺伝子発現解析によりAT/AUサンプルにおける顕著な量の免疫活性が見出されて、この免疫活性を破壊する治療が治療目的に有用であり得る可能性を示している。さらに、当該データに基づいて、円形脱毛症疾患重症度指数(ALADIN)が作成された。これは、AT/AUサンプル、AAPサンプル、及びNCサンプルを互いに効果的に区別し、且つ、従来の又は実験的な治療を受けている患者において、疾患活動を追跡するために使用されてよい、遺伝子発現測定基準であった。   In this study, a total of 96 patients with a series of AA phenotypes and over 120 samples taken from normal control patients were profiled. Patient samples were collected from the National Registry of Alopecia areata after phenotypic classification by a dermatologist specializing in hair disorders. The skin biopsy samples were then examined using microarray-based gene expression analysis to identify AA-specific gene expression signatures. Despite the general notion that AT / AU is a “burned out” form of disease or cannot be recovered, gene expression analysis found a significant amount of immune activity in AT / AU samples Thus, it has been shown that a treatment that destroys this immune activity may be useful for therapeutic purposes. Furthermore, an alopecia areata disease severity index (ALADIN) was created based on the data. This can be used to effectively distinguish AT / AU, AAP, and NC samples from each other and to track disease activity in patients undergoing conventional or experimental treatment. It was a gene expression metric.

B.結果
AA遺伝子シグニチャ
遺伝子発現プロファイリングは、63人の患者の発見データセット及び33人の患者の外部検証データセットからなる96人の患者からの122個のサンプルについて実行された(より完全な説明については、方法の項を参照)。20 AAP、20 AT/AU、及び23正常コントロール頭皮皮膚生検標本からなる発見データセットについて、マイクロアレイベースの遺伝子発現解析を行った。発現差異がある(differentially expressed)遺伝子は、AAサンプルversus正常コントロールの比較に基づいて同定された。この最初のサンプルセットからのデータの堅牢性を保証するために、追加の8 AAP、12 AT/AU、及び13正常コントロール頭皮皮膚生検標本を検証セットとして用いて外部検証を行った。この分析セットから、絶対倍率変化(fold change,FC)>1.5及び偽発見率(FDR)<0.05で選択された発現差異がある遺伝子に基づいて、疾患特異的遺伝子発現プロファイルが生成された。AA特異的疾患シグニチャは、発現の増加を示す1083個のAffymetrixプローブ及びAAにおける減少した発現を示す919個のAffymetrixプローブから構成された。
B. Results AA gene signatures Gene expression profiling was performed on 122 samples from 96 patients consisting of a 63 patient discovery data set and a 33 patient external validation data set (for a more complete explanation). , See method section). Microarray-based gene expression analysis was performed on a discovery data set consisting of 20 AAP, 20 AT / AU, and 23 normal control scalp skin biopsy specimens. Differentially expressed genes were identified based on a comparison of AA sample versus normal controls. To ensure the robustness of the data from this initial sample set, external validation was performed using additional 8 AAP, 12 AT / AU, and 13 normal control scalp skin biopsy specimens as a validation set. From this analysis set, a disease-specific gene expression profile is generated based on genes with differential expression selected with fold change (FC)> 1.5 and false discovery rate (FDR) <0.05. It was done. The AA-specific disease signature consisted of 1083 Affymetrix probes showing increased expression and 919 Affymetrix probes showing reduced expression in AA.

注目すべきは、PRF1及びいくつかのグランザイムを包含する細胞媒介性細胞傷害性に関連する遺伝子、並びに免疫細胞輸送ケモカイン遺伝子が、発現増加を示すものとして列挙された最上位の遺伝子の中にあった一方、DSMG4、FGF18及びGPRC5Dなどの毛髪ケラチン関連遺伝子及び発生遺伝子は減少した発現を示すそれらの遺伝子の中にあった。遺伝子発現のパターンは、表現型グループを互いに区別した。ここで、正常なコントロール及びAT/AUサンプルが最大の不一致を示す(図1A)。地形発現マップに前記サンプルをプロットすると、健常コントロール、AAP患者、及びAT/AU患者に対応する3つのクラスタが明らかになった。これらの患者群は、地形マップを貫いてほぼ直線的な経路に沿って降下した(図1B)。   Of note, genes associated with cell-mediated cytotoxicity, including PRF1 and several granzymes, as well as immune cell transport chemokine genes are among the top-level genes listed as showing increased expression. On the other hand, hair keratin related genes such as DSMG4, FGF18 and GPRC5D and developmental genes were among those genes that showed reduced expression. The pattern of gene expression distinguished the phenotype groups from each other. Here, the normal control and AT / AU samples show the greatest discrepancy (FIG. 1A). Plotting the sample on a terrain expression map revealed three clusters corresponding to healthy controls, AAP patients, and AT / AU patients. These patient groups descended along a nearly linear path through the terrain map (FIG. 1B).

この地形内のその位置に基づいて、AAP又はAT/AUであるいずれの所与のサンプルの相対リスクを評価する単一のスコアが生成された。このスコアは、転じて、AAと健常コントロールとの間で発現差異がある遺伝子のコンセンサスに基づいている(方法を参照)。得られたスコアは0〜10の間に含まれ、10は最大重症度のリスクを表し(AT/AU)、0は最小限のリスクを表す(健常コントロール)。AAPサンプルは、これら2つの極値の中間範囲にあった(スコア範囲2〜6)。AAPとAT/AUの両方のコホート(cohorts)は健常コントロールと比較して統計的に分離可能な平均スコアを有していた(図1Bの箱ひげ図(box-and-whisker plot))。発見データセットから示差的に発現された遺伝子は、バリデーションセット(図6)における階層的クラスタリングによってAAサンプルを正常サンプルから区別することができた。これらのデータは、AAの病状が分子遺伝子発現レベルで発現可能であること、及びAAPサンプルがAT/AUと正常コントロールの中間であるAA特異的シグニチャを示すことを示唆している。   Based on its location within this terrain, a single score was generated that assesses the relative risk of any given sample that is AAP or AT / AU. This score is in turn based on a consensus of genes that have differential expression between AA and healthy controls (see methods). The resulting score is between 0 and 10, where 10 represents the risk of maximum severity (AT / AU) and 0 represents the minimum risk (healthy control). The AAP sample was in the middle range of these two extremes (score range 2-6). Both AAP and AT / AU cohorts had statistically separable mean scores compared to healthy controls (box-and-whisker plot in FIG. 1B). Genes that were differentially expressed from the discovery data set were able to distinguish AA samples from normal samples by hierarchical clustering in the validation set (FIG. 6). These data suggest that AA pathology can be expressed at the molecular gene expression level and that the AAP sample exhibits an AA-specific signature that is intermediate between AT / AU and normal controls.

AT/AU皮膚サンプルは免疫学的に活性である
疾患シグニチャにおける免疫関連遺伝子の存在と組み合わせた、全般的遺伝子発現解析における、コントロール、AAP及びAT/AU間の分子分類の線形表示により、AT/AUサンプルが免疫学的に活性であるか否かが疑われた。AT/AUサンプルは、発現差異レベル及び発現差異のある遺伝子の数の両方に基づいてAAPのものよりもより重度のAA特異的シグニチャを示すようであったため、AT/AUの遺伝子発現プロファイル、並びに健常コントロールと比較したAAPについての遺伝子発現プロファイル(that)は別々に検討した。FC>1.5及びFDR<0.05に基づくAT/AU特異的疾患シグニチャは、発現が増加した2239個の遺伝子及び発現が減少した1643個の遺伝子から構成された。類似の閾値に基づくAAP特異的疾患シグニチャは、より少ない数の発現差異がある遺伝子を示し、ここで、わずか376個のAffymetrixプローブが増加した発現を有し、537個のAffymetrixプローブが減少した発現を有していた。AT/AU特異的遺伝子リスト及びAAP特異的遺伝子リストの比較は、2つのリストの中でAAP特異的遺伝子の重複を示した。ここで、AAP特異的遺伝子は、AT/AU特異的遺伝子リスト内にほとんど(few)含まれていなかった(図2A)。以前のデータに加えてこれらのデータは、AT/AUは「燃え尽きている」という仮説とは対照的に、AT/AUは、疾患のより局所化されたAAP形態よりもより複雑であり、より重症であることを示している。
AT / AU skin samples are immunologically active A linear representation of the molecular classification between control, AAP and AT / AU in a general gene expression analysis combined with the presence of immune-related genes in disease signatures It was suspected whether the AU sample was immunologically active. Since the AT / AU sample appeared to show a more severe AA-specific signature than that of AAP based on both the differential expression level and the number of differentially expressed genes, the AT / AU gene expression profile, and The gene expression profile (that) for AAP compared to healthy controls was examined separately. AT / AU-specific disease signatures based on FC> 1.5 and FDR <0.05 were composed of 2239 genes with increased expression and 1643 genes with decreased expression. AAP-specific disease signatures based on similar thresholds show genes with fewer expression differences, where only 376 Affymetrix probes have increased expression and 537 Affymetrix probes have reduced expression Had. Comparison of the AT / AU-specific gene list and the AAP-specific gene list showed duplication of AAP-specific genes in the two lists. Here, AAP-specific genes were hardly included in the AT / AU-specific gene list (FIG. 2A). In addition to the previous data, these data indicate that AT / AU is more complex and more complex than the more localized AAP form of the disease, in contrast to the hypothesis that AT / AU is “burned out” It shows that it is serious.

免疫関連遺伝子のより強固な発現に着目し、本発明者らは、別の方法を用いてAT/AUサンプルに見られるより重篤な遺伝子発現プロファイルを裏付けようと試みた。AAPサンプルと比較して、AA中の最も豊富で最も機能的に関連する浸潤性免疫細胞である、T細胞による浸潤がAT/AUサンプルで観察された程度を決定するために、pan−T細胞マーカーCD3の免疫組織化学染色を、AT/AU、AAP、及びNCサンプル上で行った。AT/AUサンプルは、NCサンプルの免疫浸潤量と比較して相対的な免疫浸潤量の有意な増加を示した(図2B)。そして、球周囲/毛包周囲の浸潤の病理組織学的なスコアリングシステム(HPS)を使用すると、AIPサンプルと比較して浸潤の増加傾向がさらに観察された(図2C)。これらのデータは、AT/AUサンプルが高い、且つ、持続した量の免疫活性及び炎症を示すことを示している。   Focusing on the more robust expression of immune-related genes, we attempted to support the more severe gene expression profiles found in AT / AU samples using another method. To determine the extent to which T cell infiltration was observed in AT / AU samples, which are the most abundant and most functionally relevant invasive immune cells in AA compared to AAP samples, pan-T cells Immunohistochemical staining of marker CD3 was performed on AT / AU, AAP, and NC samples. The AT / AU sample showed a significant increase in relative immune infiltration compared to that of NC samples (FIG. 2B). Then, using a perispheric / peri follicular invasion histopathological scoring system (HPS), an additional trend of invasion was further observed compared to AIP samples (FIG. 2C). These data indicate that AT / AU samples show high and sustained amounts of immune activity and inflammation.

パスウェイ解析は、AAP又はAT/AUサンプルのいずれかでアップレギュレートされたシグニチャについて実施した。興味深いことに、「移植片対宿主病」、「I型真性糖尿病」、「同種移植片拒絶」、「細胞接着分子」及び「抗原プロセシング及び提示」を包含する、AAP及びAU/ATの両方でアップレギュレートされたパスウェイの共有セット(図2D〜2E)は、抗原提示遺伝子から構成され、AAにおける毛包微小環境及び免疫活性化の免疫特権の喪失という病原性のテーマを支持する。興味深いことに、「ケモカインシグナル伝達経路」も有意にアップレギュレートされていることが分かり、他の自己免疫性皮膚疾患のために提案されているように、これらの細胞間輸送分子を治療目的に標的化する可能性を高めた。これらの結果は、AA中の活性な免疫経路の大部分が、疾患のより軽度の形態において、並びに疾患のより重症な形態において同じであることを示す。   Pathway analysis was performed on signatures up-regulated with either AAP or AT / AU samples. Interestingly, in both AAP and AU / AT, including “graft versus host disease”, “type I diabetes mellitus”, “allograft rejection”, “cell adhesion molecules” and “antigen processing and presentation” A shared set of up-regulated pathways (FIGS. 2D-2E) is composed of antigen presenting genes and supports the pathogenic theme of loss of immune privilege of hair follicle microenvironment and immune activation in AA. Interestingly, the “chemokine signaling pathway” was also found to be significantly up-regulated, and as suggested for other autoimmune skin diseases, these intercellular transport molecules were used for therapeutic purposes. Increased the possibility of targeting. These results indicate that the majority of active immune pathways in AA are the same in the milder forms of the disease as well as in the more severe forms of the disease.

ペアリングされた(paired)病変(lesional)サンプル及び非病変(nonlesional)サンプルは、遺伝子発現プロファイルにおいて類似している
AA特異的遺伝子シグニチャが症状の発症後に存在するのか、又はむしろ未罹患の対象者からAA対象者を区別するために使用できるグローバルシグニチャの一部として存在するのかは不明である。AA患者からの非病変皮膚が、正常な患者の皮膚と有意に異なるかどうかを試験するため、AA患者からの非病変皮膚(AAP−L)の追加の18サンプルを、トレーニングセットのいびつとして対応する病変皮膚(AAP−LS)で分析した。そして対応するAAP−LSを有する追加のAAP−NLサンプル8個はバリデーションセットのために使用した。FC>1.5及びp値<0.05に基づいて、AAP−LS皮膚及びAAP−NL間の発現差異がある遺伝子が決定された。ここで、27遺伝子はAAP−LSが増加した発現を示し、143遺伝子はAAP−LSが減少した発現を示す。遺伝子のこのセットの発現レベルの検討は、AAP−NLがAAP−LSとNCとの間の中間であるプロファイルを示すことを示した(図3A)。
Paired lesional and nonlesional samples are similar in gene expression profile AA-specific gene signatures are present after the onset of symptoms or rather unaffected subjects It is unclear whether it exists as part of a global signature that can be used to distinguish AA subjects. To test whether non-lesional skin from AA patients is significantly different from normal patient's skin, an additional 18 samples of non-lesional skin from AA patients (AAP-L) served as training set irregularities Analysis on the affected skin (AAP-LS). And 8 additional AAP-NL samples with corresponding AAP-LS were used for the validation set. Based on FC> 1.5 and p-value <0.05, genes with differential expression between AAP-LS skin and AAP-NL were determined. Here, 27 genes show increased expression of AAP-LS and 143 genes show reduced expression of AAP-LS. Examination of the expression level of this set of genes showed that AAP-NL shows a profile that is intermediate between AAP-LS and NC (FIG. 3A).

遺伝子発現によって検出可能なこれらの3つの集団間の差異をより明確に視覚化するために、主成分(principal component,PC)分析を行った。この分析は、遺伝子発現に基づいてサンプルを最大限に分離する非常に複雑なデータにおける最小の次元を同定することを試みる。この分析の最終結果は、類似の遺伝子発現プロファイルを有するサンプルが互いに密接にクラスタ化し、且つ、非類似のプロファイルを有するサンプルが互いに別々にクラスタ化することである。非病変サンプル(AAP−NL)は、PC分析の第1の成分に基づいて、患者適合性病変サンプル(AAP−LS、図3B)から非常に可変の非類似性を示した(AAP−LS,図3B)。最初の2つの主成分に対して全てのサンプルを配列することは、このデータと一致した。ここで、AAP−LS及びNCサンプルは異種のクラスタリングを示し、且つ、AAP−NLはAAP−LSとNCとの中間であるプロファイルを示した(図3C)。検証データセットからの8個のAAP−L/AAP−NLペアのPC分析の第1の成分のプロットは、発見データセットにおいて観察されたペアにわたって同一の非常に可変の非類似性を示した。非病巣サンプルと非病変サンプルとの間に示差的に発現される遺伝子を機能的アノテーションについて分析した。そして、非病変サンプル中に存在する最も一般的な遺伝子(但し、病変サンプルに存在しない)は、毛髪関連ケラチン及び一握りの炎症応答遺伝子であったことが分かった(図3D)。CCL5/13、PRF1、GZMB/K、ITGAM、及びCD209を包含する免疫応答及び浸潤に関連する遺伝子は、非病変サンプルから欠けていた。これらの結果は、AA患者からの非病変サンプル生検は完全に病変領域に似ていない一方、健康なコントロール頭皮にも似ていないことを示している。これらのサンプルは、正常な、未罹患サンプルとは異なるが、病変サンプルに見られるように完全な自己免疫応答をまだ誘発していない中間状態で存在する。   In order to more clearly visualize the differences between these three populations detectable by gene expression, a principal component (PC) analysis was performed. This analysis attempts to identify the smallest dimension in highly complex data that maximizes sample separation based on gene expression. The end result of this analysis is that samples with similar gene expression profiles cluster closely with each other and samples with dissimilar profiles cluster separately from each other. The non-lesion sample (AAP-NL) showed very variable dissimilarities from the patient-matched lesion sample (AAP-LS, FIG. 3B) based on the first component of the PC analysis (AAP-LS, FIG. 3B). Arranging all samples for the first two principal components was consistent with this data. Here, AAP-LS and NC samples showed heterogeneous clustering, and AAP-NL showed a profile intermediate between AAP-LS and NC (FIG. 3C). A plot of the first component of the PC analysis of 8 AAP-L / AAP-NL pairs from the validation data set showed the same highly variable dissimilarity across the observed pairs in the discovery data set. Genes that were differentially expressed between non-lesion and non-lesion samples were analyzed for functional annotation. And it was found that the most common genes present in non-lesion samples (but not in lesion samples) were hair-related keratins and a handful of inflammatory response genes (FIG. 3D). Genes associated with immune response and invasion, including CCL5 / 13, PRF1, GZMB / K, ITGAM, and CD209, were missing from non-lesional samples. These results indicate that a non-lesion sample biopsy from an AA patient does not completely resemble the lesion area but does not resemble a healthy control scalp. These samples are different from normal, unaffected samples, but exist in an intermediate state that has not yet elicited a complete autoimmune response as seen in lesion samples.

浸潤遺伝子発現シグニチャは、AA表現型と相関する
AAP及びAT/AU患者コホート両方における有意な浸潤物の存在、及び遺伝子発現アレイコホートにおける免疫関連マーカー遺伝子の存在により、これらの浸潤物がマイクロアレイ解析において直接検出され得るか否かが疑われた。浸潤集団を検出する能力は、AAの病理学及び特徴付けに有益であることが証明するであろう。侵襲性免疫組織を同定するために、いくつかの浸潤性免疫細胞の各々を定義し、且つ、免疫遺伝子シグニチャ(Immune Gene Signature,IGS)として使用されるユニークな遺伝子発現シグニチャを採用した。この作業は、B細胞、T細胞、マクロファージ、ナチュラルキラー及びマスト細胞を包含するがこれらに限定されない、いくつかの免疫型について、包括的で相互に排他的な遺伝子マーカーを提供した。これらの組織型のそれぞれの相対浸潤の数値的相対的測定値を、対応するIGSの発現の関数として構築した(図4A)。この測定基準を使用して、発明者らは、患者毎に各免疫組織の相対的浸潤を定量し、そして、AA開始及び重症度との相関についてそれらを試験することができた(図7A〜7B)。試験した浸潤物のうち、CD8 T細胞及びナチュラルキラー細胞のランキングだけが、NCをAAP又はAT/AUから分離する能力を有していた。CD8活性によるランキングは、3つの臨床症状の間に用量依存性の分離を生じ、3つの集団を有意に分離した(ハッシュは各コホートの中央値を表す)。NK特異的マーカーは、CD8 T細胞特異的マーカーの能力を反映していなかったが、相関は、NK浸潤または共有NK/CD8 T細胞遺伝子の結果ではない可能性があることを示す。
Invasion gene expression signatures correlate with the AA phenotype The presence of significant infiltrates in both the AAP and AT / AU patient cohorts, and the presence of immune-related marker genes in the gene expression array cohort It was suspected whether it could be detected directly. The ability to detect an infiltrating population will prove beneficial for the pathology and characterization of AA. In order to identify invasive immune tissue, a unique gene expression signature was employed that defined each of several infiltrating immune cells and was used as an immune gene signature (IGS). This work provided comprehensive and mutually exclusive genetic markers for several immunotypes including but not limited to B cells, T cells, macrophages, natural killer and mast cells. Numerical relative measurements of the relative invasion of each of these tissue types were constructed as a function of the corresponding IGS expression (FIG. 4A). Using this metric, we were able to quantify the relative infiltration of each immune tissue for each patient and test them for correlation with AA initiation and severity (FIGS. 7A- 7B). Of the infiltrates tested, only CD8 T cell and natural killer cell rankings had the ability to separate NCs from AAP or AT / AU. Ranking by CD8 activity resulted in a dose-dependent separation between the three clinical symptoms and significantly separated the three populations (the hash represents the median value of each cohort). Although NK-specific markers did not reflect the ability of CD8 T cell-specific markers, it indicates that the correlation may not be a result of NK invasion or shared NK / CD8 T cell genes.

IGSメトリック(metrics)を用いて、本発明者らは、AAPサンプル(図4B、左の円グラフ(pie))及びAT/AUサンプル(図4B、右の円グラフ)を汚染する全浸潤シグナルも推定した。各免疫組織型の浸潤における全体的な推定変化も示されている(図4B、チャート)。遺伝子発現データから、0.8〜1.4%の推定浸潤物汚染が観察され、AAの増加した臨床的重症度と相関した。一致して、CD8浸潤物は、AAP又はAT/AU患者由来のサンプルにおいてのみ、全浸潤負荷量の65%超からなっていた。3つの症状(presentations)にわたる各免疫組織浸潤の絶対変化もまた示され(図4C)、CD8+浸潤のみが3つの集団にわたって有意に変化することを示す。これらの結果は、複数の浸潤組織型に関するいくつかの発現に基づく証拠があるとはいえ、AAに関連する最も有意に存在する型は非NK、CD8細胞であることを示す。さらに、本発明者らは、マクロファージ、総CD4 T細胞、CD4 T細胞サブセット、NK細胞及びB細胞に関連するマーカーの上昇したレベルを検出することができたが、これらはCD8 T細胞画分と比較してわずかな画分を示した。全体として、各サンプル内の汚染は比較的小さく、試験された免疫組織の全集団は全シグナルの約3%を超えない。 Using IGS metrics, we also have total invasion signals that contaminate AAP samples (Figure 4B, left pie) and AT / AU samples (Figure 4B, right pie). Estimated. The overall estimated change in invasion of each immune tissue type is also shown (FIG. 4B, chart). From gene expression data, an estimated infiltrate contamination of 0.8-1.4% was observed and correlated with increased clinical severity of AA. Consistently, CD8 + infiltrates consisted of more than 65% of the total invasive load only in samples from AAP or AT / AU patients. An absolute change in each immune tissue infiltration across the three presentations is also shown (FIG. 4C), indicating that only CD8 + infiltration changes significantly across the three populations. These results indicate that the most significant existing type associated with AA is non-NK, CD8 + cells, although there is evidence based on some expression for multiple invasive tissue types. In addition, we were able to detect elevated levels of markers associated with macrophages, total CD4 + T cells, CD4 + T cell subsets, NK cells and B cells, which are CD8 T cell compartments. A small fraction was shown compared to the fraction. Overall, the contamination within each sample is relatively small and the total population of immune tissues tested does not exceed about 3% of the total signal.

さらに、患者サンプルで検出された相対Th1及びTh2画分を推定するため、IGSスコアを用いた(図4D)。各患者(AA又は未罹患コントロール)について、サンプル生検内のTh負荷はTh1:Th2シグナルの比として表され、そして、AA患者サンプルは正常コントロールと比較してより高いTh1比へのシフトを示すことが観察された。AA症状(presentation)に関連するTh1:Th2のランクシフトは、Mann−Whitney U検定(p=1.02×10−4)によって統計学的に有意であり、全体としてAA患者由来の皮膚は、未罹患していない患者と比較して、Th2シグニチャに関連するTh1シグニチャの上昇したレベルを含有するが、Th2及びTh2シグニチャの両方を有するAA患者がいることを示す。 In addition, IGS scores were used to estimate the relative Th1 and Th2 fractions detected in patient samples (FIG. 4D). For each patient (AA or unaffected control), the Th load within the sample biopsy is expressed as a ratio of Th1: Th2 signal, and AA patient samples show a shift to a higher Th1 ratio compared to normal controls. It was observed. The Th1: Th2 rank shift associated with AA presentation is statistically significant by Mann-Whitney U test (p = 1.02 × 10 −4 ), and overall, skin from AA patients is Shows that there are AA patients that contain elevated levels of Th1 signatures associated with Th2 signatures but have both Th2 and Th2 signatures compared to unaffected patients.

ALADINスコアは、疾患の表現型と平行している
本発明者らは、病状の定量的評価を可能にするであろうAA疾患シグニチャの最も顕著な特徴を同定したメトリックを作成しようとした。AAと健常コントロールとの間で発現差異がある遺伝子の加重遺伝子同時発現解析(weighted gene co-expression analysis,WGCNA)は、同時発現遺伝子の20個のクラスタを明らかにした(図5A)。これら遺伝子セットは、共発現したモジュールを表し、共調節、共有された生物学的機能及び/又は共有経路の可能性を示す。これらのモジュールのそれぞれについて、本発明者らは、各モジュール内の遺伝子に由来する遺伝子発現シグニチャの第1の主成分を用いて、色分けされた固有遺伝子(eigengenes)又はメタ遺伝子(metagenes)を定義することができる。AAコホートとNCコホートとの間で差異的に発現された遺伝子のランク付けされたリストを有する、これらモジュールの遺伝子セット濃縮分析(gene set enrichment analysis,GSEA)、並びに、モジュールメタ遺伝子と疾患表現型との間の関連性の試験は、グリーンのモジュール及びブラウンのモジュールが疾患表現型と最も有意に関連していること、及びこれらのモジュール(図5B、8A及び8B)が、免疫及び免疫応答シグニチャ(グリーン)及び構造ケラチン(ブラウン)を含有することを明らかにした。グリーンモジュールの経路濃縮分析は、自己免疫応答に関連するいくつかの遺伝子経路を明らかにした(図5C)。これは、CD8、CD4、MICB、CCL4/5、CCR7、及びICOSなどの遺伝子を包含した。パーフォリン及びグランザイムBの両方が、ICOS、IRF1及びCIITAを包含する、GWASメタアナリシスによって以前に関与した遺伝子と同様に、検出された。
The ALADIN score is parallel to the disease phenotype We sought to create a metric that identified the most prominent features of the AA disease signature that would allow a quantitative assessment of the disease state. Weighted gene co-expression analysis (WGCNA) of genes with differential expression between AA and healthy controls revealed 20 clusters of co-expressed genes (FIG. 5A). These gene sets represent co-expressed modules, indicating the potential for co-regulation, shared biological functions and / or shared pathways. For each of these modules, we define a color-coded eigengenes or metagenes using the first principal component of the gene expression signature derived from the genes in each module. can do. The gene set enrichment analysis (GSEA) of these modules with a ranked list of genes differentially expressed between the AA and NC cohorts, as well as module metagenes and disease phenotypes The association test between the green and brown modules is most significantly associated with the disease phenotype, and these modules (FIGS. 5B, 8A and 8B) (Green) and structural keratin (brown) were revealed. Green module pathway enrichment analysis revealed several gene pathways associated with autoimmune responses (FIG. 5C). This included genes such as CD8, CD4, MICB, CCL4 / 5, CCR7, and ICOS. Both perforin and granzyme B were detected, as well as genes previously involved by the GWAS meta-analysis, including ICOS, IRF1 and CIITA.

オリジナルなスコアリングシステム、円形脱毛症疾患活動係数(Areata Disease Activity Index, ALADIN)が開発された。これは、病気の重症度及び治療への応答を追跡するためのバイオマーカーとしての潜在的使用のため、3次元定量的複合体遺伝子発現スコアであった。メトリックは、細胞傷害性Tリンパ球浸潤(CTL)、IFN関連マーカー(IFN)、及び毛髪ケラチンパネル(KRT)の組み合わせに沿って患者を評価する。興味深いことに、CTLシグニチャは、2つの遺伝子、CD8A及びPRF1を含む。これらは上記のCD8 T細胞シグニチャを構成する(図4)。グリーンモジュールの構成要素を調べると、ALADIN CTLとIFNシグニチャの両方に含まれる遺伝子の存在が明らかになった。そして、ブラウンのシグニチャは、ALADIN KRTシグニチャを構成する遺伝子を含有していた。新しいデータセットに対するALADINの堅牢性を試験するために、患者CTL、IFN及びKRTスコアが決定された(図9)。96のAT/AU、AAP、及びNCサンプルの組み合わせた発見及びバリデーションデータセットのための3次元プロットは、AT/AUサンプルがNCサンプルから最も離れてクラスタリングされたことを示した。ここで、AAPサンプルは、これらのセット両方の間の中間位置に配置された(図5D)。後続のGSEAは、AAP及びAT/AUコホートの両方における正常コントロールと比較して、AAサンプルにおけるオリジナルのALADIN遺伝子セットの統計的に有意な濃縮を示した(図8C)。これらのデータは、ALADINスコアが重症度の異なるAA形態を区別できることを示し、及び臨床試験においてこのメトリックの使用を招く。   An original scoring system, the Area Disease Activity Index, ALADIN, was developed. This was a three-dimensional quantitative complex gene expression score because of its potential use as a biomarker to track disease severity and response to treatment. The metric evaluates patients along a combination of cytotoxic T lymphocyte infiltration (CTL), IFN-related markers (IFN), and hair keratin panel (KRT). Interestingly, the CTL signature contains two genes, CD8A and PRF1. These constitute the CD8 T cell signature described above (FIG. 4). Examination of the components of the green module revealed the presence of genes in both ALADIN CTL and IFN signatures. And the Brown signature contained the genes that make up the ALADIN KRT signature. To test the robustness of ALADIN against a new data set, patient CTL, IFN and KRT scores were determined (Figure 9). A three-dimensional plot for the combined discovery and validation data set of 96 AT / AU, AAP, and NC samples showed that the AT / AU sample was clustered furthest from the NC sample. Here, the AAP sample was placed in an intermediate position between both of these sets (FIG. 5D). Subsequent GSEA showed a statistically significant enrichment of the original ALADIN gene set in AA samples compared to normal controls in both AAP and AT / AU cohorts (FIG. 8C). These data indicate that the ALADIN score can distinguish AA forms of different severity and invites the use of this metric in clinical trials.

さらに、本発明者らは、病気の期間がALADINスコアに影響を及ぼしたか否かを評価した。病気が5年以上経過したAT/AU患者由来の皮膚サンプルは、より短い期間のAT/AU患者のサンプルと比較し場合、IFN及びCTLスコアにおいて統計的に有意な減少を示した(図5E)。この関係は、長期及び短期AAPサンプルの間には見られなかった(図10)。これらのデータは、ALADINスコアが重症度が異なるAA形態を区別することができること、及びさらに、AAのより重篤な形態の中で炎症及び免疫浸潤スコアが時間の経過とともに減少することを示している。   In addition, we evaluated whether the duration of the disease affected the ALADIN score. Skin samples from AT / AU patients who have been ill for more than 5 years showed a statistically significant decrease in IFN and CTL scores when compared to samples from AT / AU patients with shorter durations (FIG. 5E). . This relationship was not seen between the long-term and short-term AAP samples (Figure 10). These data show that the ALADIN score can distinguish AA forms of different severity and, moreover, inflammation and immune infiltration scores decrease over time among the more severe forms of AA Yes.

C.考察
AAの生物学への基本的な洞察を行うため、マイクロアレイベースの全ゲノム遺伝子発現アッセイを利用した。ここでの作業は、AAを有する患者及び健常コントロール由来の120を超える頭皮生検標本の使用を包含する。本発明者らは、病因のいくつかの重要な特徴を同定するため、この方法を初めて利用する。
C. Discussion A microarray-based whole-genome gene expression assay was utilized to provide basic insights into AA biology. The work here involves the use of more than 120 scalp biopsy specimens from patients with AA and healthy controls. We use this method for the first time to identify some important features of pathogenesis.

第1に、AT/AUは、正常コントロール及びAAPサンプルと比較して、比較的高いレベルの免疫活性を示す。AT/AUの患者が効果的に治療できないという考えは、これらの患者を以前に利用可能な局所及び経口薬で治療することの歴史的困難と、重症患者の皮膚生検標本における相当数の未発達の(rudimentary)毛髪の特定が困難であることに起因するようである。しかし、このデータは、AAPにおいて見られるものと等しい(より大きくない場合)AT/AUサンプルにおける持続的な免疫学的活性の証拠を提供することによって、このアイデアに挑戦する。AT/AUを有する患者におけるこの免疫活性は、AT/AU疾患の自発的解消の稀ではあるが、症例報告と組み合わせて、免疫応答の維持に必要な経路を標的とする、十分に強力な免疫抑制剤又は治療が、これらのタイプの患者にとって有効であり得ることを意味する。事実、最近の機構的データは、AAにおけるヤヌスキナーゼ媒介経路の役割を支持しており、及びいくつかの症例報告は、重症又は広範な疾患の場合でも、小分子JAKインヒビターがAAのための薬の有望なクラスと思われることを確証している。   First, AT / AU exhibits a relatively high level of immune activity compared to normal controls and AAP samples. The notion that patients with AT / AU cannot be treated effectively is the historical difficulty of treating these patients with previously available topical and oral medications and the considerable unsettledness in skin biopsy specimens of critically ill patients. It appears to be due to the difficulty in identifying rudimentary hair. However, this data challenges this idea by providing evidence of sustained immunological activity in AT / AU samples that is equal (if not greater) to that seen in AAP. This immune activity in patients with AT / AU is rare enough for spontaneous resolution of AT / AU disease, but in combination with case reports, is sufficiently strong immunity to target the pathways required to maintain the immune response It means that an inhibitor or treatment may be effective for these types of patients. In fact, recent mechanistic data support the role of the Janus kinase-mediated pathway in AA, and some case reports show that small molecule JAK inhibitors are drugs for AA, even in severe or widespread diseases. It confirms that it seems to be a promising class.

第2に、AAの分子の定義は、ヒト疾患の病因におけるCD8 T細胞の顕著な役割を支持する。NC、AAP及びAT/AUサンプルを比較した場合、用量応答のような関係が見られ、且つ、支持球周囲/毛包周囲T細胞傾向も観察され得る。以前の研究は、CD8 T細胞がAAのマウスモデルにおいて必要かつ十分であることを示した。そして、AA病因においてKG2Dの発現及びAAとNKG2DLとの間に見出される関連のためにCD8 T細胞の役割を示唆していた。当該データは、疾患の病因におけるCD8 T細胞の役割をさらに支持するだけでなく、CD8 T細胞の関与のレベルと疾患の重症度/表現型との間の相関をも引き出す。   Second, the molecular definition of AA supports a prominent role for CD8 T cells in the pathogenesis of human diseases. When comparing NC, AAP and AT / AU samples, a relationship such as a dose response can be seen, and pericyte / follicular T cell trends can also be observed. Previous studies have shown that CD8 T cells are necessary and sufficient in a mouse model of AA. It suggested a role for CD8 T cells due to the expression of KG2D and the association found between AA and NKG2DL in AA pathogenesis. The data not only further support the role of CD8 T cells in disease pathogenesis, but also elicit a correlation between the level of CD8 T cell involvement and the severity / phenotype of the disease.

第3に、非病変AAP皮膚サンプルと病変AAP皮膚サンプルとの間の相対的類似性は、病変AAPと正常皮膚サンプルとの間に観察された関係と比較して、AA患者における未罹患皮膚は、AA患者の皮膚が脱毛を発症するよう仕向ける因子の少なくとも一部を共有することを示唆する。しかしながら、疾患の臨床的欠如のために、非病変皮膚のサンプルは、毛髪毛包の自己免疫破壊に必要な因子の完全なコンステレーション(constellation)を有しない。臨床的疾患の兆候のためには、耐性の崩壊に対するいくつかの免疫調節障害が克服されなければならないようである。ここで、これらの状況の全てが発生した場合にのみ脱毛症が観察される。AA患者由来の未罹患皮膚サンプルと罹患皮膚サンプルとの間の差異の更なる検討は、おそらく素因を有する(predisposed)個体における新たな治療又は予防戦略を明らかにする、AA発症のための最終的な刺激トリガー関して有益であり得る。   Third, the relative similarity between the non-lesioned AAP skin sample and the lesioned AAP skin sample indicates that the unaffected skin in AA patients compared to the relationship observed between the lesioned AAP and normal skin samples. , Suggesting that the skin of AA patients shares at least some of the factors that direct hair loss to develop. However, due to the clinical lack of disease, non-lesional skin samples do not have a complete constellation of the factors necessary for the autoimmune destruction of hair follicles. For signs of clinical disease, it appears that some immune dysregulation to resistance collapse must be overcome. Here, alopecia is observed only when all of these situations occur. Further examination of the difference between unaffected and affected skin samples from AA patients will likely reveal new treatment or prevention strategies in predisposed individuals, and ultimately Can be beneficial for various stimulation triggers.

この仕事の主要部は、皮膚における疾患プロセスの分子的な定義を確立し、そしてタンパク質メディエーター又は細胞当事者に対応するシグニチャについて調べることができる。これらのデータは、AAにおける病原性疾患のメカニズム及び治療標的を追求する研究者のための豊富なリソースとして役立つ。   The main part of this work is to establish a molecular definition of the disease process in the skin and to examine the signatures corresponding to protein mediators or cellular parties. These data serve as an abundant resource for researchers seeking pathogenic disease mechanisms and therapeutic targets in AA.

D.材料及び方法
人間の患者の人口統計
4つのNational Alopecia Areata Foundation(NAAF)登録サイトから2つの独立したデータセットを収集した。発見データセットは、63人の患者からの81サンプルから構成された(20人のAAP、20人のAT/AU、及び23人の正常コントロール。AAPの18人はまた、AAP病変周囲と非病変との間の遺伝子発現の一対比較を可能にするため、非病変皮膚の生検を寄与した。)。検証データセットは、33人の患者からの41のサンプルから構成された。(8人のAAP、12人のAT/AU、及び23人の正常コントロール。前記AAP患者のうち8人はまた、AAP病変と非病変サンプルとの間の遺伝子発現の一対比較を可能にするため、非病変皮膚の生検を寄与した。)
D. Materials and Methods Human Patient Demographics Two independent data sets were collected from four National Alopecia Area Foundation (NAAF) registration sites. The discovery data set consisted of 81 samples from 63 patients (20 AAPs, 20 AT / AUs, and 23 normal controls. 18 AAPs also had surrounding and non-lesioned AAP lesions. Contributed biopsy of non-lesioned skin to allow a pairwise comparison of gene expression between. The validation data set consisted of 41 samples from 33 patients. (8 AAP, 12 AT / AU, and 23 normal controls. 8 of the AAP patients also allowed a pairwise comparison of gene expression between AAP lesioned and non-lesioned samples. Contributed biopsy of non-lesional skin.)

ヒト組織のサンプリング及び処理
皮膚パンチ生検標本をPAXgene Tissue Containersに固定し、コロンビア大学に一晩で輸送した。サンプルを二等分にした。サンプルの半分を、RNAを抽出するため、PAXgene組織miRNAキットを用いて処理し、そして残りの半分をパラフィンに包埋した。ライブラリー調製(prep)は、Ovation RNA Amplification System V2及びBiotin Encoreキット(NuGen Technologies,Inc.,San Carlos,CA)を用いたマイクロアレイ分析のために行った。その後、サンプルをヒトゲノムU133プラス2.0チップ(Affymetrix,Santa Clara,CA)にハイブリダイズさせ、コロンビア大学病理学コア又はYale Center for Genome Analysis(YCGA)においてスキャンした。
Human Tissue Sampling and Processing Skin punch biopsy specimens were fixed in PAXgene Tissue Containers and shipped to Columbia University overnight. The sample was bisected. Half of the sample was processed with the PAXgene tissue miRNA kit to extract RNA, and the other half was embedded in paraffin. Library preparation (prep) was performed for microarray analysis using Ovation RNA Amplification System V2 and Biotin Encore kit (NuGen Technologies, Inc., San Carlos, Calif.). Samples were then hybridized to the human genome U133 plus 2.0 chip (Affymetrix, Santa Clara, Calif.) And scanned on Columbia University Pathology Core or Yale Center for Genome Analysis (YCGA).

分析パッケージ
マイクロアレイの品質管理はhttp://arrayanalysis.org/からのaffyAnalysisQCパッケージを使用して行った。バッチ効果補正であった。これらの研究における差次的発現は、絶対倍率変化(fold change)閾値1.5で定義した。有意差閾値0.05はBenjamini−Hochberg補正した。クラスタリング及び主成分分析はBioconductor Rパッケージに提供されたモジュールを使用して行われた。Cytoscapeでネットワーク画像を生成した。
Analysis Package Quality control of the microarray was performed using the affy Analysis QC package from http://arrayanalysis.org/. It was a batch effect correction. Differential expression in these studies was defined with an absolute fold change threshold of 1.5. Significant difference threshold value 0.05 was corrected by Benjamini-Hochberg. Clustering and principal component analysis were performed using modules provided in the Bioconductor R package. A network image was generated with Cytoscope.

マイクロアレイの前処理及び品質管理
マイクロアレイの前処理は、RにおけるBioConductorを用いて行った。2つのデータセット、発見データセット(63サンプル)及び検証データセット(33サンプル)、の前処理は、同一パイプラインを使用して別々に実行した。品質管理はhttp://arrayanalysis.org/からのaffyanalysisQCパッケージを使用して実施した。発見データセット及び検証データセットは、GCRMA及びMAS5を用いて別々に正規化した。Affymetrix HGU−133Plus2アレイは、54675 プローブセット(PSID)を収容する。フィルタリングを行った。それにより、X又はY染色体上にあったPSID、AffymetrixコントロールプローブセットであったPSID、又はGene Symbol注釈をもたないPSIDを、更なる下流分析のために全てのアレイから除去した。ALADINスコアの3Dプロットについては、GCRMAの正規化及びバッチ効果の補正を行う前に、両方のデータセットからの全96サンプルを組み合わせた。
Microarray Pretreatment and Quality Control Microarray pretreatment was performed using a BioConductor at R. Pre-processing of the two data sets, the discovery data set (63 samples) and the validation data set (33 samples) was performed separately using the same pipeline. Quality control is available at http://arrayanalysis.com. This was performed using the affanalysis QC package from org /. The discovery and validation data sets were normalized separately using GCRMA and MAS5. The Affymetrix HGU-133Plus2 array houses the 54675 probe set (PSID). Filtering was performed. Thereby, PSIDs that were on the X or Y chromosome, PSIDs that were Affymetrix control probe sets, or PSIDs without the Gene Symbol annotation were removed from all arrays for further downstream analysis. For 3D plots of ALADIN scores, all 96 samples from both data sets were combined prior to GCRMA normalization and batch effect correction.

サンプルフィルタリングバッチ修正
発見データセット中の63個のAA病変(AT/AU及びAAPの両方)及びNCサンプルについての分析を行うために、36954 PSIDを生じる少なくとも1つの63アレイ上の存在と呼ばれていなかったPSIDsを除去するため、PSIDsをさらにフィルタリングした。バッチ効果の補正は、共変量として使用される性別及びAA群(AT/AU、AAP、及び正常)を有するsvaパッケージで利用可能な関数ComBatの実施を用いて行った。検証セットにはバッチ修正は必要なかった。ペアリングされた病変/非病変マイクロアレイは、正常のコントロールと一緒に同一マイクロアレイバッチ内で一緒に処理された。ペアリングされた病変/非病変分析のための発見セットは、18病変/非病変AAPペアと23コントロールとから構成された。検証セットは、8つの病変/非病変AAPペアと13のNCサンプルとを有した。
Sample Filtering Batch Modification To perform analysis on 63 AA lesions (both AT / AU and AAP) and NC samples in a discovery data set, called presence on at least one 63 array that yields a 36954 PSID PSIDs were further filtered to remove missing PSIDs. Correction for batch effects was made using the implementation of the function ComBat available in the sva package with gender and AA groups (AT / AU, AAP, and normal) used as covariates. The validation set did not require batch correction. Paired lesion / non-lesion microarrays were processed together in the same microarray batch along with normal controls. The discovery set for paired lesion / non-lesion analysis consisted of 18 lesion / non-lesion AAP pairs and 23 controls. The validation set had 8 lesion / non-lesion AAP pairs and 13 NC samples.

ペアリングされた病変及び非病変サンプル間の関係を検討するため、PSIDを、各バッチ内の正常サンプルの平均発現レベルに集中させた。バリデーションセットはバッチ修正を必要としなかった。   To examine the relationship between paired lesion and non-lesion samples, PSID was focused on the average expression level of normal samples within each batch. The validation set did not require batch modification.

発現差異解析(differential expression analysis)
Bioconductorにおけるlimmaパッケージに実装されている線形モデルを使用して、バッチ修正された発見データセットに対して微分解析を実施した。AA患者対(versus)正常コントロール、AAP患者対正常コントロール、及びAT/AU患者対正常コントロールにおいて発現差異があるPSIDを同定するため、2サンプル比較を別々に実施した。性別を固定因子として扱った。一対比較を、性別を固定効果として扱う、AAP−LS/AAP−NLサンプルに対して行った。
Differential expression analysis
Differential analysis was performed on the batch-corrected discovery data set using a linear model implemented in the limma package at Bioconductor. Two sample comparisons were performed separately to identify PSIDs with differential expression in AA patient versus normal control, AAP patient versus normal control, and AT / AU patient versus normal control. Gender was treated as a fixed factor. A pairwise comparison was performed on AAP-LS / AAP-NL samples that treated gender as a fixed effect.

遺伝子発現シグニチャに保持された誤った発見の数を減少させるため、ほとんどのPSIDについてlog2(fold-change)が1を超えなかったため、本発明者らは、発見データセットをサブサンプリングした。一度に1バッチ由来のサンプルを除外し(leaving out)、且つ、全データセット並びに全サブサンプリングにおいて発現差異があると識別されたPSIDのみを保持した。   In order to reduce the number of false discoveries retained in gene expression signatures, we subsampled the discovery data set because log2 (fold-change) did not exceed 1 for most PSIDs. Samples from one batch at a time were leaving out and only PSIDs identified as differentially expressed in all datasets and all subsamplings were retained.

主成分分析
発現差異解析を行うために使用された全ての36954 PSIDについて、主成分分析を実施した。2変量分布を仮定しながら、各グループ(AT/AU、AAP、NC)について、最初の2つの主成分の確率密度を推定した。主成分分析を行った。発見セットにおける41 AAP−LS、AAP−NL、及び正常コントロールサンプルは、発現差異があると同定された170 PSIDを使用した。
Principal component analysis Principal component analysis was performed on all 36954 PSIDs used to perform differential expression analysis. The probability density of the first two principal components was estimated for each group (AT / AU, AAP, NC), assuming a bivariate distribution. Principal component analysis was performed. The 41 AAP-LS, AAP-NL, and normal control samples in the discovery set used 170 PSIDs identified as differentially expressed.

組織病学的染色
免疫組織化学は、クローンLN10抗CD3一次抗体を用いたBond Polymer Refine Red Detection(Leica Biosystems,Buffalo Grove,IL)プロトコルを用いて行った。球周囲/毛包周囲病理組織学スコアリングシステム(HPS)を、図2Cに示す代表的な例で、0〜3スケール(0−免疫浸潤なし;1−軽度;2−中間;3−重度)を用いて行った。Kruskal−Wallis検定を用いて、CD3スコアの平均ランクが全群において0.05の有意水準において同じであったという帰無仮説は否定された(H=16.51、df=2、p=0.00026)。Wilcoxonの順位和検定は、全ての一対比較について実施され、Bonferroni補正を用いて多重比較について調整された。AU/AT群及び正常群(p=4e−04)とAAP群及び正常群(p=0〜4)との間に有意差が認められた(分布=「漸近」(asymptotic)を使用するRにおけるcoinパッケージからのwilcox_test)。
Histopathological staining Immunohistochemistry was performed using the Bond Polymer Refine Red Detection (Leica Biosystems, Buffalo Grove, IL) protocol using a clone LN10 anti-CD3 primary antibody. Peribulbar / peri follicular histopathology scoring system (HPS) is a representative example shown in FIG. 2C with 0-3 scale (0-no immune infiltration; 1-mild; 2-medium; 3-severe) It was performed using. Using the Kruskal-Wallis test, the null hypothesis that the average rank of the CD3 score was the same at the 0.05 significance level in all groups was rejected (H = 16.51, df = 2, p = 0). .00026). The Wilcoxon rank sum test was performed for all pairwise comparisons and adjusted for multiple comparisons using Bonferroni correction. Significant differences were observed between the AU / AT group and normal group (p = 4e-04) and the AAP group and normal group (p = 0-4) (distribution = R using asymptotic) Wilcox_test from coin package).

AA重症度のための線形ユークリッド分類指標(classifier)の生成
AA疾患シグニチャの主成分分析及び地形マッピングは、最初の2つの主成分(principal components,PC)によって規定された発現空間におけるNC、AAP、及びAT/AU患者間の近線形依存性を明らかにした。発現地形マップは、ユークリッド距離をメトリックとして、10個の最近傍をクラスタリングパラメータとして使用する、MeVソフトウェアスイートで生成された。これは、重症度を予測する、より直感的な数値スコアに変換するために、本発明者らは、PC1及びPC2に有意に寄与する遺伝子のリストを生成した。これは、各PCに対する遺伝子の加重寄与を順位ソートし、そして、重み分布の変曲点の前に遺伝子のセットを選択することによって行われた。次いで、これらの遺伝子の発現ベクターをzスコア変換し、そして、非ゼロの、統計的に比較可能な発現値を生成するため、順位正規化した。患者毎に、適切なPCベクター中の重心値を構築するため、各正規化ベクター中の全ての遺伝子を使用した。各重心値は、その後、各患者についてPC1xPC2として定義されたグリッドの基点に対応する。次に、{PClminxPC2min}と{PClmaxxPC2max}との間に直線投影を構築し、そして各患者をこの線にマッピングした。次いで、0から10の間の値を結びつけるためにベクターを正規化した。各コホートのスコアブレークポイント(NC 0−2、AAP 2−6、AT/AU 6−10)は、各スコア範囲内に入るNC及びAAP、並びにAAP及びAT/AUのオッズ比を最大化するスコア値を同定する、スライディングウインドウ分析を行うことにより得られた。
Generating a linear Euclidean classifier for AA severity A principal component analysis and topographic mapping of AA disease signatures are performed in the expression space defined by the first two principal components (PC), NC, AAP, And revealed near linear dependence between AT / AU patients. The expression terrain map was generated with the MeV software suite using Euclidean distance as a metric and 10 nearest neighbors as clustering parameters. In order to translate this into a more intuitive numerical score that predicts severity, we generated a list of genes that contribute significantly to PC1 and PC2. This was done by rank-sorting the gene's weighted contribution to each PC and selecting the set of genes before the inflection point of the weight distribution. The expression vectors for these genes were then z-score transformed and rank-normalized to generate non-zero, statistically comparable expression values. For each patient, all genes in each normalized vector were used to construct a centroid value in the appropriate PC vector. Each centroid value then corresponds to a grid base point defined as PC1xPC2 for each patient. Next, a linear projection was constructed between {PCminxPC2min} and {PClmaxxPC2max} and each patient was mapped to this line. The vector was then normalized to link values between 0 and 10. The score breakpoint (NC 0-2, AAP 2-6, AT / AU 6-10) for each cohort is the score that maximizes the odds ratio of NC and AAP and AAP and AT / AU within each score range Obtained by performing a sliding window analysis to identify values.

コンセンサス免疫遺伝子シグニチャの生成
浸潤集団の各々についてユニークなシグニチャ遺伝子が採用された。浸潤をランキングする相対的な分類指標(classifiers)を生成するため、相互に排他的な遺伝子の各グループを、個々の患者ごとにコンセンサススコアに統合する前に、共分離及び識別力について独立に試験した。統合は、以下のステップにおいて行われた:スケール比較可能な発現値を得るために全ての遺伝子ベクターを形質転換するzスコア;各遺伝子シグナルについて順序付けられた非負の値を得るため、これらのベクターを順位変換するステップ;及び各浸潤組織について順位序列発現のコンセンサス値を作成するため、ランクを最終的に平均化するステップ。1サンプルあたりの全浸潤負荷量の推定のために、コンセンサスzスコアを各個々の遺伝子の発現スペースに戻して変換し、そして、集団全体にわたる最小変動係数を有するハウスキーピング遺伝子のコンセンサスに正規化した。
次の表は、各細胞タイプのシグニチャを示す。
Generation of consensus immune gene signatures Unique signature genes were employed for each infiltrating population. Independently test each group of mutually exclusive genes for cosegregation and discriminatory power before consolidating them into a consensus score for each individual patient to generate relative classifiers that rank infiltration did. Integration was performed in the following steps: z-score to transform all gene vectors to obtain scale-comparable expression values; these vectors were used to obtain ordered non-negative values for each gene signal. Rank transforming; and finally averaging ranks to create a rank order consensus value for each infiltrating tissue. For estimation of total invasive load per sample, the consensus z-score was converted back to the expression space of each individual gene and normalized to the consensus of housekeeping genes with the smallest coefficient of variation across the population. .
The following table shows the signature for each cell type.

Figure 2018526362
Figure 2018526362
Figure 2018526362
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無監督の(unsupervised)機械学習、加重遺伝子共発現解析
加重遺伝子共発現解析(Weighted Gene Co-expression Analysis,WGCNA)は、全てのPSIDの分散(variance)の中央値を超えているComBat調節発現セットにおけるPSIDに対して実施した。PSID間の隣接性(adjacency)は、10に設定されたソフト閾値化出力に上昇されたサンプルにわたる発現プロファイルのピアソン相関として定義された。得られた隣接行列は、相違行列が算出されたトポロジカルオーバーラップ行列(Topological Overlap matrix,TOM)に変換した。非類似行列に対して階層クラスタリングを行い、そして樹状図の得られる枝からモジュールを同定した。図5における共発現ヒートマップと樹状図は、TOMを隣接基準として使用して、20個のモジュールに割り当てられたPSIDの1/3の層別サンプリングから作成された。モジュール固有遺伝子(eigengenes)とカテゴリー形質との間の関連、疾患表現型、性別、及びNAAFサイト由来(originating)について試験するため、Kruskal−Wallis検定を実施した。Pearsonの相関係数及びp値は、各モジュール固有遺伝子と対象者年齢の間で推定した。異なるWGCNAモジュールにおける正常コントロール関して、AAにおいて過剰/過少発現した遺伝子の過剰出現についてさらに試験するため、遺伝子セット濃縮分析(gene set enrichment analysis,GSEA)を使用した。正規化された濃縮スコア(normalized enrichment score,NES)は、モジュールサイズの差異を考慮に入れて、ランク付けされた遺伝子リストの上位または下位において、遺伝子セットが過剰出現される程度を反映する。予備ランク付けされた遺伝子リストは、ランキングのためにt統計で作成された。
Unsupervised machine learning, weighted gene co-expression analysis Weighted Gene Co-expression Analysis (WGCNA) is a ComBat-regulated expression set that exceeds the median of all PSID variations. For PSID. Adjacency between PSIDs was defined as the Pearson correlation of the expression profile across the sample raised to a soft thresholded output set to 10. The obtained adjacency matrix was converted into a topological overlap matrix (TOM) from which a difference matrix was calculated. Hierarchical clustering was performed on dissimilar matrices, and modules were identified from the resulting branches of the dendrogram. The co-expression heat map and dendrogram in FIG. 5 were generated from stratified sampling of 1/3 of the PSID assigned to 20 modules, using TOM as an adjacency criterion. To test the association between module-specific genes (eigengenes) and categorical traits, disease phenotype, sex, and origination of NAAF sites, the Kruskal-Wallis test was performed. Pearson's correlation coefficient and p-value were estimated between each module specific gene and subject age. Gene set enrichment analysis (GSEA) was used to further test for over-expression of genes that were over / under-expressed in AA for normal controls in different WGCNA modules. The normalized enrichment score (NES) reflects the degree to which gene sets are over-represented at the top or bottom of the ranked gene list, taking into account differences in module size. A pre-ranked gene list was created with t statistics for ranking.

ALADINスコアの計算
CTL、IFN及びKRT ALADINスコアを各サンプルについて計算した。簡潔に述べると、正常コントロールの平均及び標準偏差と比較して各PSIDについてz−スコアが計算される。各遺伝子のzスコアは、その遺伝子にマッピングされたPSIDのzスコアを平均することによって得られる。次いで、シグニチャスコアは、対応するシグニチャに属する遺伝子についてのzスコアの計算された平均である。
Calculation of ALADIN score CTL, IFN and KRT ALADIN scores were calculated for each sample. Briefly, a z-score is calculated for each PSID compared to the mean and standard deviation of normal controls. The z-score for each gene is obtained by averaging the z-score of PSID mapped to that gene. The signature score is then the calculated average of the z scores for the genes belonging to the corresponding signature.

6.2 実施例2
A.はじめに
AAは、表現型的には、脱毛により特徴付けられ、且つ、組織学的には、毛包球を取り囲むT細胞に浸潤することによって特徴付けられる、T細胞媒介自己免疫疾患である。全T細胞(但し、B細胞又は血清ではない)の移動は、ヒト異種移植モデルにおける、並びにヒトAAとかなり類似した自発的AAを発症するマウス株であるC3H/HeJマウスにおいて、疾患を引き起こし得る。広範に作用する病巣内ステロイドは、AAに対して最も一般的に用いられる療法であり、様々な成功を収めている。合理的に標的化された効果的な治療法の開発に進歩は、AAにおける根底にある主要なT細胞炎症性経路の機構的理解の欠如によって制限されていた。
6.2 Example 2
A. Introduction AA is a T cell-mediated autoimmune disease that is characterized phenotypically by alopecia and histologically by infiltrating T cells surrounding the hair follicle. Migration of total T cells (but not B cells or serum) can cause disease in human xenograft models as well as in C3H / HeJ mice, a mouse strain that develops spontaneous AA much similar to human AA. . Broadly acting intralesional steroids are the most commonly used therapy for AA and have had varying success. Advances in the development of rationally targeted and effective therapies have been limited by a lack of mechanistic understanding of the underlying major T cell inflammatory pathway in AA.

CD8+NKG2D+T細胞の細胞傷害性サブセットが、ヒトAA毛包を取り囲む浸潤物内で同定された。また、「危険信号」ULBP3及びMICA、2つのNKG2Dリガンド(NKG2DL)、及び2つのNKG2Dリガンドの毛包自体における付随するアップレギュレーションも同定された。疾患の病因におけるその重要性は、ゲノムワイドな関連研究によっても示唆されている。   A cytotoxic subset of CD8 + NKG2D + T cells was identified within the infiltrate surrounding human AA hair follicles. A “risk signal” ULBP3 and MICA, two NKG2D ligands (NKG2DL), and associated upregulation in the hair follicle itself of the two NKG2D ligands were also identified. Its importance in disease pathogenesis has also been suggested by genome-wide association studies.

B.結果
AA病因に対するCD8+KG2D+ T細胞の寄与を決定するために、本発明者らは、自発的に脱毛症を発症し、且つ、ヒトAAの多くの病理学的特徴を再現する(recapitulates)C3H/HeJマウスモデルを使用した。脱毛症マウスの病変皮膚生検において、CD8+KG2D+ T細胞は毛包の上皮層に浸潤する。これは、ヒトAAの皮膚生検において観察されたものと同様に、KG2DL、H60及びRae−1を過剰発現する(図11A〜11B)。皮膚におけるCD45+白血球集団のフローサイトメトリー分析は、疾患のないC3H/HeJマウスと比較して、皮膚リンパ節腫脹及び総細胞充実性の増加と併せて、罹患C3H/HeJマウスの皮膚におけるCD8+KG2D+ T細胞数の顕著な増加を明らかにした(図11C〜11D)。CD4+ T細胞4及びマスト細胞を包含する、他の細胞タイプは、はるかに少ない数で存在した。
B. Results To determine the contribution of CD8 + KG2D + T cells to AA pathogenesis, we spontaneously developed alopecia and recapitulates many pathological features of human AA (C3H / HeJ). A mouse model was used. In a lesion skin biopsy of alopecia mice, CD8 + KG2D + T cells infiltrate the epithelial layer of the hair follicle. This overexpresses KG2DL, H60 and Rae-1 similar to those observed in human AA skin biopsies (FIGS. 11A-11B). Flow cytometric analysis of the CD45 + leukocyte population in the skin shows that CD8 + KG2D + T cells in the skin of affected C3H / HeJ mice combined with increased skin lymphadenopathy and total cellularity compared to disease free C3H / HeJ mice. A significant increase in numbers was revealed (FIGS. 11C-11D). There were a much smaller number of other cell types, including CD4 + T cells 4 and mast cells.

AAを有するマウスにおける皮膚浸潤CD8+T細胞の免疫表現型は、皮膚リンパ節に見出されるCD8+KG2D+集団のものと類似していた:CD8αβ+エフェクターメモリーT細胞(TEM,CD8hiCD44hiCD62LlowCD103+)は、CD49b及びNKG2A、NKG2C及びNKG2Eを包含する、複数のナチュラルキラー(NK)免疫受容体を保持する(図11E)。これらのCD8+TEM細胞は、高レベルのIFN−γを発現し、ex vivoで増殖した同系真皮鞘標的細胞に対して、NKG2D依存性細胞傷害性を示した(図11F)。RNA−seqを用いた脱毛症C3H/HeJリンパ節細胞から単離したCD8+KG2D+T細胞の遺伝子発現解析は、エフェクター細胞傷害性Tリンパ球(CTL)に特徴的な転写プロファイルを示し、且つ、いくつかの追加のNK特異的転写物を同定した。   The immunophenotype of skin infiltrating CD8 + T cells in mice with AA was similar to that of the CD8 + KG2D + population found in cutaneous lymph nodes: CD8αβ + effector memory T cells (TEM, CD8hiCD44hiCD62LlowCD103 +) are CD49b and NKG2A, NKG2C and NKG2E. Retains multiple natural killer (NK) immunoreceptors, including (FIG. 11E). These CD8 + TEM cells expressed high levels of IFN-γ and exhibited NKG2D-dependent cytotoxicity against syngeneic dermal sheath target cells grown ex vivo (FIG. 11F). Gene expression analysis of CD8 + KG2D + T cells isolated from alopecia C3H / HeJ lymph node cells using RNA-seq showed a transcriptional profile characteristic of effector cytotoxic T lymphocytes (CTL) and several Additional NK specific transcripts were identified.

本発明者らは次に、疾患の病因におけるこれらCD8+TEM細胞の必要性を評価した。罹患(diseased)マウス由来の細胞傷害性CD8+KG2D+細胞又は全リンパ節細胞の転移は、移植後14週までに5匹の健常C3H/HeJレシピエント全てにおいてAAを誘発した一方、NKG2D+細胞を枯渇したリンパ節細胞集団は疾患を転移させることができなかった(図11G)。従って、CD8+KG2D+T細胞は真皮浸潤物中の優勢細胞型であり、AAのT細胞介在転移のために必要かつ十分である。   We next evaluated the need for these CD8 + TEM cells in the pathogenesis of the disease. Metastasis of cytotoxic CD8 + KG2D + cells or whole lymph node cells from diseased mice induced AA in all 5 healthy C3H / HeJ recipients by 14 weeks post-transplantation, while lymphs depleted of NKG2D + cells The nodal cell population failed to metastasize the disease (FIG. 11G). Thus, CD8 + KG2D + T cells are the dominant cell type in dermal infiltrates and are necessary and sufficient for T cell mediated transfer of AA.

C3H/HeJマウス及びヒトAAからのAA病変皮膚の転写プロファイルを特徴づけるため、AAを有する個体と、疾患のないコントロール個体由来の皮膚との間で、皮膚における発現差異がある遺伝子を同定するため、本発明者らはAffymetrixマイクロアレイ分析を行った。3つの遺伝子発現シグニチャが、病変皮膚において同定された:ヒト及びマウスのAA皮膚の両方において、IFN応答遺伝子、例えばIFN−誘導性ケモカインCXCL−9、CXCL−10及びCXCL−11をコードするものなど、いくつかの重要なCTL特異的転写物、例えばCD8A及びグランザイムA及びBをコードするものなど、並びにγcサイトカイン及びそれらの受容体、例えばインターロイキン−2(IL−2)及びIL−15の転写物など。IL−2Rαは、ヒトAA毛包周囲の浸潤リンパ球上で発現することが以前に示されていたので、本発明者らは、皮膚におけるIL−15のソースを同定するため、IL−15及びそのシャペロン受容体IL−15Raの両方について免疫蛍光分析を行った。本発明者らは、ヒトAA及びマウスAAの両方においてAA毛包における両方の成分の顕著なアップレギュレーションを検出し、そして、ヒトにおける浸潤性CD8+ T細胞上に発現されたIL−15Rβを見出した。   To characterize the transcriptional profiles of AA lesioned skin from C3H / HeJ mice and human AA, to identify genes with differential expression in skin between individuals with AA and skin from disease-free control individuals The present inventors performed Affymetrix microarray analysis. Three gene expression signatures have been identified in lesional skin: such as those encoding IFN-responsive genes such as IFN-induced chemokines CXCL-9, CXCL-10 and CXCL-11 in both human and mouse AA skin Transcription of several important CTL-specific transcripts, such as those encoding CD8A and granzymes A and B, and γc cytokines and their receptors, such as interleukin-2 (IL-2) and IL-15 Things. Since IL-2Rα has previously been shown to be expressed on infiltrating lymphocytes around human AA hair follicles, we have identified IL-15 and IL-15 and the source of IL-15 in the skin. Immunofluorescence analysis was performed for both of its chaperone receptor IL-15Ra. We detected significant up-regulation of both components in AA hair follicles in both human AA and mouse AA and found IL-15Rβ expressed on infiltrating CD8 + T cells in humans .

IL−2及びIL−15は、IFN−γ産生CD8+エフェクターT細胞及びNK細胞による細胞傷害活性の周知のドライバーであり、自己反応性CD8+ T細胞の誘導及び/又は維持に関与している。in vivoでのIFN−γ−及びγc−標的療法の有効性を試験するために、本発明者らは、AAのよく確立した移植片モデルを使用した。ここで、自然発生的なAAを有するマウスからの皮膚移植片を10週齢の未罹患レシピエントC3H/HeJマウスの背中に移植する。このモデルでは、AAは6〜10週間以内に移植されたレシピエントの95〜100%において確実に発症し、疾患の予防または回復を目的とした介入を試験することを可能にする。   IL-2 and IL-15 are well-known drivers of cytotoxic activity by IFN-γ producing CD8 + effector T cells and NK cells, and are involved in the induction and / or maintenance of autoreactive CD8 + T cells. In order to test the efficacy of IFN-γ- and γc-targeted therapy in vivo, we used a well-established graft model of AA. Here, skin grafts from mice with spontaneous AA are transplanted to the back of unaffected recipient C3H / HeJ mice at 10 weeks of age. In this model, AA develops reliably in 95-100% of transplanted recipients within 6-10 weeks, making it possible to test interventions aimed at preventing or reversing the disease.

AAにおけるIFN−γの役割は、ノックアウト研究及びIFN−γの投与の両方を使用して、以前に調査された。その場合、IFN−γ欠損マウスが耐性及び外因性IFN−γ沈降疾患であった。移植時にIFN−γに対する中和抗体の投与は、移植されたレシピエントにおけるAA発症を防ぎ、そして、皮膚における主要組織適合複合体(major histocompatibility complex,MHC)アップレギュレーション及びCD8+NKG2D+浸潤を抑制した(abrogated)(図12A〜12C)。同様に、AA病因におけるIL−2の役割は、C3H/HeJバックグラウンドに対するIL−2ハプロ不全が移植片モデルを使用する約50%だけ、病気耐性を付与する遺伝子実験を使用して以前に確立されていた。そして、この役割は、ヒトにおいてゲノムワイドな関連研究により支持されている。IL−2(図12D〜12F)又はIL−15Rβ(図12G〜12I)のいずれかに対する全身投与ブロッキング抗体は、移植マウスにおけるAAを防ぎ、皮膚におけるCD8+NKG2D+ T細胞の蓄積を阻止し、そしてMHCアップレギュレーションを抑制した(abrogated)。しかし、IL−21遮断は、移植C3H/HeJマウスにおけるAAの発症を妨ぐことに失敗した。特に、これらのブロッキング抗体単独では、確立されたAAを逆転させることができなかった(データ示さず)。   The role of IFN-γ in AA has been previously investigated using both knockout studies and administration of IFN-γ. In that case, the IFN-γ deficient mice were resistant and exogenous IFN-γ precipitation disease. Administration of neutralizing antibodies against IFN-γ at the time of transplantation prevented the development of AA in transplanted recipients and abrogated major histocompatibility complex (MHC) upregulation and CD8 + NKG2D + infiltration in the skin. (FIGS. 12A-12C). Similarly, the role of IL-2 in AA pathogenesis has previously been established using genetic experiments where IL-2 haploinsufficiency against the C3H / HeJ background confers disease resistance by about 50% using the graft model It had been. And this role is supported by genome-wide related studies in humans. Systemically administered blocking antibodies to either IL-2 (FIGS. 12D-12F) or IL-15Rβ (FIGS. 12G-12I) prevent AA in transplanted mice, prevent the accumulation of CD8 + NKG2D + T cells in the skin and up MHC Regulation was abrogated. However, IL-21 blockade failed to prevent the development of AA in transplanted C3H / HeJ mice. In particular, these blocking antibodies alone could not reverse established AA (data not shown).

本発明者らは次に、広範囲の細胞表面受容体の下流にシグナル伝達するJAKキナーゼの小分子阻害剤を用いて下流に介在することによって、本発明者らが、I型サイトカイン遮断の効果を再現できるかどうかを検討した。特に、IFN−γ受容体及びγcファミリー受容体は、それぞれJAK1/2及びJAK1/3を介してシグナル伝達する。JAKの活性化は、ヒト及びマウスの脱毛症の毛包において、リン酸化されたシグナル伝達兼転写活性化因子(signal transducer and activator of transcription,STAT)タンパク質(pSTAT1、pSTAT3及びより少ない程度ではpSTAT5)の存在によって示されたが、正常な毛包においては示されなかった。C3H/HeJマウス由来のin vitro培養真皮鞘細胞では、外因性IFN−γはSTAT1活性化を増加させた一方、IFN−γ+TNF−αは表面IL−15発現を増加させた。IFN−γRシグナル伝達に重要なJAK1/Jキナーゼ(JAK選択性は、JAK1=JAK2=Tyk2>>>JAK3である)のアメリカ食品医薬品局(FDA)承認小分子インヒビターである、ルキソリチニブ(Ruxolitinib)は、これらの応答を阻害した。C3H/HeJマウス由来の培養CTLエフェクターにおいて、FDA承認小分子JAK3インヒビタートファシチニブ(JAK3>JAK1>>JAK2選択性)は、IL−15誘発pSTAT5活性化を遮断した。トファシチニブはまた、真皮鞘細胞の殺傷及びグランザイムBのIL−15誘発アップレギュレーション及びIFN−γ発現を遮断した。   We next mediated the downstream effect of a small molecule inhibitor of JAK kinase that signals downstream of a wide range of cell surface receptors, allowing us to demonstrate the effect of blocking type I cytokines. We examined whether it could be reproduced. In particular, the IFN-γ receptor and the γc family receptor signal through JAK1 / 2 and JAK1 / 3, respectively. Activation of JAK is a phosphorylated signal transducer and activator of transcription (STAT) protein (pSTAT1, pSTAT3 and to a lesser extent pSTAT5) in human and mouse alopecia hair follicles. But was not shown in normal hair follicles. In in vitro cultured dermal sheath cells from C3H / HeJ mice, exogenous IFN-γ increased STAT1 activation, while IFN-γ + TNF-α increased surface IL-15 expression. Ruxolitinib, an FDA-approved small molecule inhibitor of JAK1 / J kinases (JAK selectivity is JAK1 = JAK2 = Tyk2 >> JAK3) important for IFN-γR signaling, is Inhibited these responses. In cultured CTL effectors from C3H / HeJ mice, the FDA-approved small molecule JAK3 inhibitor tofacitinib (JAK3> JAK1 >> JAK2 selectivity) blocked IL-15-induced pSTAT5 activation. Tofacitinib also blocked dermal sheath cell killing and granzyme B IL-15-induced upregulation and IFN-γ expression.

これらのシグナル伝達経路の阻害がin vivoで治療的に有効であるかどうかを試験するために、本発明者らは、移植時にルキソリチニブ(図13A〜13C)及びトファシチニブ(図13F〜13H)を全身投与した。そして、それらが、移植された全てのレシピエントにおけるAAの発症及びCD8+NKG2D+ T細胞の拡大を防止することを見出した。   In order to test whether inhibition of these signaling pathways is therapeutically effective in vivo, we transferred ruxolitinib (FIGS. 13A-13C) and tofacitinib (FIGS. 13F-13H) systemically at the time of transplantation. Administered. They found that they prevented the development of AA and the expansion of CD8 + NKG2D + T cells in all transplanted recipients.

いずれか一方の薬剤で処理したマウスの皮膚は、組織学的な炎症の徴候を示さなかった(図13D及び131)。全皮膚生検の全体的転写分析は、両方の薬剤が、円形脱毛症疾患活動係数(ALADIN、図13E及び13J)及び遺伝子発現ダイナミックインデックス(Gene Expression Dynamic Index,GEDI)分析によって測定される皮膚の炎症性シグニチャも遮断することを示した。   The skin of mice treated with either drug showed no signs of histological inflammation (FIGS. 13D and 131). A global transcriptional analysis of whole skin biopsy showed that both drugs were measured by an alopecia areata disease activity factor (ALADIN, FIGS. 13E and 13J) and gene expression dynamic index (GEDI) analysis. It has also been shown to block inflammatory signatures.

次に、本発明者らは、全身性トファシチニブ治療が、移植後7週間に治療を開始することによって確立された疾患を逆転できるかどうかを質問した。全身療法は体全体に実質的な毛の再生をもたらし、CD8+NKG2D+ T細胞の頻度を低下させ、及び組織学的マーカーを逆転させたが、これらの全ては治療の中止後2〜3ヶ月間持続した。   The inventors then questioned whether systemic tofacitinib treatment could reverse the disease established by initiating treatment 7 weeks after transplantation. Systemic therapy resulted in substantial hair regeneration throughout the body, reduced the frequency of CD8 + NKG2D + T cells, and reversed histological markers, all of which persisted for 2-3 months after cessation of treatment .

次に、より臨床的に関連する送達経路を試験するために、本発明者らは、タンパク質チロシンキナーゼ阻害剤の局所投与が、全身送達の動力学に類似した動力学を有するマウスにおいて確立されたAAを逆転できるか否かを尋ねた。確立された疾患では、本発明者らは、局所ルキソリチニブ及び局所的トファシチニブが両方とも、治療された病変(背中の皮膚に適用される)において疾患を逆転させるのに非常に有効であることを見出した。ルキソリチニブ又はトファシチニブで処置したマウスにおいて、毛の完全な被覆が7週間の処置によって現れた。そして、本発明者らは、局所療法後12週間以内に完全な毛の再生を観察した(図14A〜14B)。局所療法は、処置された皮膚及びリンパ節におけるCD8+NKG2D+ T細胞の著しく減少した割合(図14C)と、ALADIN転写シグニチャの正規化(図14D)と、疾患の組織学的マーカーの逆転(図14E)と、全ての処置されたマウスにおけるGEDIの修正と関連した。特に、腹部の未治療領域は脱毛症のままであり(例えば、図14A)、局所療法が局所的に作用したこと、及び観察された治療効果が全身吸収の結果ではないことを実証した。これらの効果は、治療の開始後早くも2〜4週間で視認され、且つ、治療の中止後2〜3ヶ月間持続した(図14A)。   Next, to test a more clinically relevant delivery route, we established a local administration of protein tyrosine kinase inhibitors in mice with kinetics similar to systemic delivery kinetics. Asked if AA could be reversed. In established diseases, the inventors have found that topical ruxolitinib and topical tofacitinib are both very effective at reversing the disease in the treated lesion (applied to the skin on the back). It was. In mice treated with ruxolitinib or tofacitinib, full coverage of the hair appeared with 7 weeks of treatment. The inventors then observed complete hair regeneration within 12 weeks after local therapy (FIGS. 14A-14B). Topical therapy significantly reduced the percentage of CD8 + NKG2D + T cells in treated skin and lymph nodes (FIG. 14C), normalization of ALADIN transcription signature (FIG. 14D), and reversal of histological markers of disease (FIG. 14E). And associated with correction of GEDI in all treated mice. In particular, the untreated area of the abdomen remained alopecia (eg, FIG. 14A), demonstrating that the local therapy worked locally and that the observed therapeutic effect was not the result of systemic absorption. These effects were visible as early as 2 to 4 weeks after the start of treatment and persisted for 2 to 3 months after discontinuation of treatment (FIG. 14A).

AAを有するヒト対象者におけるJAKインヒビターの有効性を試験するために、本発明者らは、軽度から重度の疾患の3人の患者を、1日2回、20mgのルキソリチニブで経口的に処置した。ルキソリチニブは現在、造血成長因子受容体の下流に野生型及び突然変異体JAK2シグナル伝達によって引き起こされる疾患である骨髄線維症の治療のためにFDA承認されている。さらに、乾癬における局所的ルキソリチニブを用いた小規模な臨床研究では、IL−17シグナル伝達軸の中断に起因する抗炎症活性が実証されている。ルキソリチニブで治療した3人の患者の全ては、経口治療の3〜5ヶ月以内にほぼ完全な毛の再成長を示した(例えば、図14F)。ベースライン時及び12週間の処置後に得られた生検の比較は、減少した毛包周囲のT細胞浸潤と、ヒト白血球抗原クラスI及びクラスII発現の減少した毛包発現(図14G)と、置後のALADIN炎症性及び毛髪ケラチンシグニチャの正規化(図14H及び14I)と、を実証した。   To test the effectiveness of JAK inhibitors in human subjects with AA, we treated three patients with mild to severe disease orally with 20 mg of luxolitinib twice daily. . Ruxolitinib is currently FDA approved for the treatment of myelofibrosis, a disease caused by wild type and mutant JAK2 signaling downstream of the hematopoietic growth factor receptor. Furthermore, small clinical studies with topical luxolitinib in psoriasis have demonstrated anti-inflammatory activity due to disruption of the IL-17 signaling axis. All three patients treated with ruxolitinib showed almost complete hair regrowth within 3-5 months of oral treatment (eg, FIG. 14F). A comparison of biopsies obtained at baseline and after 12 weeks of treatment showed reduced perifollicular T cell infiltration and reduced hair follicle expression of human leukocyte antigen class I and class II expression (FIG. 14G). ALADIN inflammation after placement and normalization of hair keratin signatures (FIGS. 14H and 14I) were demonstrated.

C.考察
まとめると、当該データは、CD8+KG2D+ T細胞が、毛包の自己免疫攻撃の原因となる細胞溶解性エフェクターとして作用しながら、AA病原性を促進することを示唆している。本発明者らは、CD8 T細胞によって産生されたIFN−γは、IL−15の更なる産生及びI型細胞自己免疫を促進するフィードフォワードループを誘導しながら、毛包における免疫特権の崩壊をもたらすと仮定する。JAK1/2インヒビタールキソリチニブによる治療に対する少数のAA患者の臨床反応は、この化合物、又は現在臨床開発中の他のJAKタンパク質チロシンキナーゼ阻害剤の将来の臨床評価がAAにおいて保証されると示唆している。
C. DISCLOSURE Taken together, the data suggests that CD8 + KG2D + T cells promote AA virulence while acting as cytolytic effectors responsible for hair follicle autoimmune attack. We have found that IFN-γ produced by CD8 T cells induces further production of IL-15 and a feedforward loop that promotes type I cell autoimmunity, while disrupting immune privileges in the hair follicle. Assume that it brings. The clinical response of a few AA patients to treatment with the JAK1 / 2 inhibitor luxolitinib suggests that future clinical evaluation of this compound, or other JAK protein tyrosine kinase inhibitors currently in clinical development, is warranted in AA ing.

D.材料及び方法
マウス
C3H/HeJマウス株(Jackson Laboratories,Bar Harbor,ME)を全ての動物試験に使用した。雌マウスのみが使用された。脱毛症皮膚移植片のマウスレシピエントは、移植の時点で7〜10週齢であった。予防実験のために、薬物投与は、移植の翌日に開始された。全身治療研究のために、マウスが毛を喪失してから約3ヶ月後に薬物投与を開始した。局所治療研究のために、薬物投与は、移植後20週間に開始した。全ての動物処置は、コロンビア大学メディカルセンター機関動物管理及び使用委員会によって承認されたプロトコルに従って行われた。
D. Materials and Methods Mice The C3H / HeJ mouse strain (Jackson Laboratories, Bar Harbor, ME) was used for all animal studies. Only female mice were used. Mice recipients of alopecia skin grafts were 7-10 weeks old at the time of transplantation. For prevention experiments, drug administration was started the day after transplantation. For systemic treatment studies, drug administration began approximately 3 months after the mice lost their hair. For local treatment studies, drug administration began 20 weeks after transplantation. All animal treatments were performed according to protocols approved by the Columbia University Medical Center Institutional Animal Care and Use Committee.

ヒトの研究
全てのヒトの研究は、コロンビア大学医療センターの制度審査委員会の承認を受け、ヘルシンキ宣言の原則のもとに行われた。研究に含める前に、同意書を参加者から受け取った。
Human studies All human studies were conducted under the principles of the Declaration of Helsinki, approved by the Institutional Review Board of Columbia University Medical Center. A consent form was received from participants prior to inclusion in the study.

円形脱毛症における経口ルキソリチニブの臨床的評価
本発明者らは、コロンビア大学メディカルセンターの皮膚科の臨床試験ユニットにおいて、「中等度〜重度の脱毛症におけるルキソリチニブの有効性を評価するためのオープンラベルのパイロット試験」と題する単一試験実証実験臨床試験を開始した(clinicaltrials.gov識別子: NCT01950780)。
Clinical evaluation of oral ruxolitinib in alopecia areata In our dermatology clinical trial unit at Columbia University Medical Center, we A single trial demonstration clinical trial entitled “Pilot Trial” was initiated (clinicaltrials.gov identifier: NCT01950780).

この初期パイロット研究の主要な有効性のエンドポイントは、ベースラインと比較して治療終了時に50%以上の再増殖を達成したレスポンダーの割合である。二次エンドポイントは、連続変数として測定された治療中及び治療後の両方における育毛の変化;患者の包括的評価;クオリティオブライフ評価;及び治療中止後の応答の持続性;を包含する。   The primary efficacy endpoint of this initial pilot study is the percentage of responders that achieved 50% or more regrowth at the end of treatment compared to baseline. Secondary endpoints include changes in hair growth both during and after treatment, measured as continuous variables; comprehensive assessment of patients; quality of life assessment; and persistence of response after treatment cessation.

組み入れ基準は、SALTスコアで測定した円形脱毛症(AA)に起因する30〜95%脱毛;少なくとも3ヶ月の脱毛期間;再増殖について積極的なエビデンスなしに安定した脱毛;対象年齢18〜75歳;を包含した。   Inclusion criteria were 30-95% hair loss due to alopecia areata (AA) measured by SALT score; hair loss period of at least 3 months; stable hair loss without active evidence for regrowth; subject age 18-75 years Included.

除外基準は、AA以外の活動的な頭皮疾患;ルキソリチニブに関連するリスクを増大させるかもしれない診療歴、例えば血液学的、感染性、免疫関連疾患又は悪性腫瘍など;AA応答に影響を与える可能性のあるいずれのモダリティによる現在の治療;ルキソリチニブと相互作用することが知られている薬物治療;妊娠;等;を包含した。   Exclusion criteria include active scalp diseases other than AA; medical history that may increase the risk associated with ruxolitinib, such as hematology, infectious, immune related disease or malignancy; may affect AA response Current treatment with any sex modality; drug treatment known to interact with ruxolitinib; pregnancy; etc.

研究対象者は、少なくとも3ヶ月間、経口ルキソルチニブ20mg BIDで処置される。この文書における患者は90%以上の再生を達成した。ベースライン時及び12週間の治療後に皮膚パンチ生検(4mm)を得た。   Study subjects will be treated with oral luxortinib 20 mg BID for at least 3 months. Patients in this document achieved over 90% regeneration. Skin punch biopsies (4 mm) were obtained at baseline and after 12 weeks of treatment.

マウス処置、フローサイトメトリー、免疫染色及びウェスタンブロット分析に使用される抗体
これらの研究で使用される全ての抗体は、以下の表の形式で列挙される。
Antibodies used for mouse treatment, flow cytometry, immunostaining and Western blot analysis All antibodies used in these studies are listed in the format of the following table.

フローサイトメトリー分析は以下の抗マウス抗体を使用した:CD3(17A2,Ebioscience)、CD4(GK1.5,BD)、CD8α(53−6.7,BD)、CD8β(YTS156.7.7,Biolegend)、NKG2D(CX5,Ebioscience)、NKG2A/C/E(クローン20d5,Ebioscience)、CD44(IM7,BD)、CD45(30−F11,BD)、CD49b(Dx5,BD)、CD62L(MEL−14,BD)、CD69(H1.2F3,BD)、CD103(2E7,eBioscience)、IFNγ(XMG1.2,Ebioscience)、グランザイムB(NGZB,eBioscience)、Rae−1(186107,R&D)。   The following anti-mouse antibodies were used for flow cytometry analysis: CD3 (17A2, Ebioscience), CD4 (GK1.5, BD), CD8α (53-6.7, BD), CD8β (YTS156.7.7, Biolegend ), NKG2D (CX5, Ebioscience), NKG2A / C / E (clone 20d5, Ebioscience), CD44 (IM7, BD), CD45 (30-F11, BD), CD49b (Dx5, BD), CD62L (MEL-14) BD), CD69 (H1.2F3, BD), CD103 (2E7, eBioscience), IFNγ (XMG1.2, Ebioscience), Granzyme B (NGZB, eBioscience), Rae-1 (186107, R & D).

マウス皮膚の免疫組織化学的研究のために、8μMメタノール固定凍結皮膚切片を、以下のものを包含する一次ラット抗体(Biolegend)で染色した:抗CD8(クローン53−6.7)、ビオチン抗MHCクラスI(クローン36−7.5)、抗MHCクラスII(クローンM5/114.15.2)。ビオチン標識されたヤギ抗ラットIgG(Life Technologies)を二次抗体として使用した。免疫蛍光研究のために、抗−H60(R&D、クローン205326)、抗Pan Rae−1(R&D、クローン186107)、抗KG2D(R&Dクローン191004)、抗IL−15(SCBT、H−114)、抗IL−15 RA(SCBT、N−19)、抗K71(Abeam)、一次抗体を免疫蛍光において使用した。Alexa Fluor 488又はAlexa Fluor 594結合(conjugated)ヤギ抗ラット、ロバ抗ウサギ又はロバ抗ヤギ抗体を二次抗体として使用した(Life Technologies)。   For immunohistochemical studies of mouse skin, 8 μM methanol-fixed frozen skin sections were stained with primary rat antibody (Biolegend) including: anti-CD8 (clone 53-6.7), biotin anti-MHC Class I (clone 36-7.5), anti-MHC class II (clone M5 / 114.15.2). Biotin-labeled goat anti-rat IgG (Life Technologies) was used as the secondary antibody. For immunofluorescence studies, anti-H60 (R & D, clone 205326), anti-Pan Rae-1 (R & D, clone 186107), anti-KG2D (R & D clone 19004), anti-IL-15 (SCBT, H-114), anti-H IL-15 RA (SCBT, N-19), anti-K71 (Abeam), primary antibody was used in immunofluorescence. Alexa Fluor 488 or Alexa Fluor 594 conjugated goat anti-rat, donkey anti-rabbit or donkey anti-goat antibody was used as secondary antibody (Life Technologies).

ヒトの皮膚の免疫組織化学的研究のために、5μMのホルマリン固定及びパラフィン皮膚切片を使用した。熱抗原回収後、皮膚切片を、以下のものを包含する一次抗ヒト抗体で染色した:抗CD8(Abcam ab4055)、抗CD4(Leicaクローン1−F6)、HLAクラス1 ABC(AbcamクローンEMR8−5)、HLA−DR/DP/DQ(SCBTクローンCR3/43)。ImmPRESS HRP抗ウサギIg又はマウスIg(ペルオキシダーゼ)ポリマー(Vector Lab)を二次抗体として使用した。   For immunohistochemical studies of human skin, 5 μM formalin fixed and paraffin skin sections were used. After heat antigen recovery, skin sections were stained with primary anti-human antibodies including: anti-CD8 (Abcam ab 4055), anti-CD4 (Leica clone 1-F6), HLA class 1 ABC (Abcam clone EMR8-5). ), HLA-DR / DP / DQ (SCBT clone CR3 / 43). ImmPRESS HRP anti-rabbit Ig or mouse Ig (peroxidase) polymer (Vector Lab) was used as secondary antibody.

ヒト毛包を顕微解剖し、切片化及び染色の前にOCT化合物に包埋した。8μMのメタノール固定凍結切片を、IL−15(SCBT,H−114)及び抗IL−15 RA(SCBT,N−19)又は抗IL−15 RB(SCBT,C−20)及びCD8(SCBT,C8/144B)で染色した。続いて、Alexa Fluor 488又はAlexa Fluor 594結合二次抗体(Life Technologies)で染色した。全ての画像は、SDRC Zeiss Exciter Confocal Microscopeで撮影した。   Human hair follicles were microdissected and embedded in OCT compound prior to sectioning and staining. 8 μM methanol-fixed frozen sections were prepared from IL-15 (SCBT, H-114) and anti-IL-15 RA (SCBT, N-19) or anti-IL-15 RB (SCBT, C-20) and CD8 (SCBT, C8). / 144B). Subsequently, staining was performed with Alexa Fluor 488 or Alexa Fluor 594-conjugated secondary antibody (Life Technologies). All images were taken with an SDRC Zeiss Exciter Confocal Microscope.

ウェスタンブロッティングのために、処置されたサンプルを4〜12%SDSPAGE(Life Technologies)で溶解し(resolved)、次いでWestran PVDFメンブレン(GE Healthcare Life Sciences)に移した。ブロットを、以下の抗体(Ab)(全てCell Signaling Technologiesから)でプローブした:抗ホスホSTAT1(Tyr701)、抗ホスホ−STAT5(Tyr694)、抗STAT1及び抗STAT5。   For Western blotting, treated samples were resolved with 4-12% SDS PAGE (Life Technologies) and then transferred to Westran PVDF membrane (GE Healthcare Life Sciences). The blot was probed with the following antibodies (Ab) (all from Cell Signaling Technologies): anti-phosphoSTAT1 (Tyr701), anti-phospho-STAT5 (Tyr694), anti-STAT1 and anti-STAT5.

in vivo治療のための抗体

Figure 2018526362
Antibodies for in vivo therapy
Figure 2018526362

フローサイトメトリー用抗体(1/100希釈)

Figure 2018526362
Antibody for flow cytometry (diluted 1/100)
Figure 2018526362

免疫染色及びウェスタンブロット用抗体(別段記載がなければ1/100希釈)

Figure 2018526362
Antibody for immunostaining and Western blot (1/100 dilution unless otherwise noted)
Figure 2018526362

Figure 2018526362
Figure 2018526362

Figure 2018526362

STAT,STAT5、pSTAT1及びpSTST5ab’はウェスタンブロットのために1/1000希釈された。
Figure 2018526362

STAT, STAT5, pSTAT1 and pSTATT5ab ′ were diluted 1/1000 for Western blot.

IL−15及びIL−15RA染色ブロッキング試薬

Figure 2018526362
IL-15 and IL-15RA staining blocking reagent
Figure 2018526362

RNA−Seq分析
HiSeq 2000シーケンサー(Illumina,San Diego,CA)上で50サイクルにわたってサンプルを配列決定した。RNA−Seqファイルは、ロックフェラー大学ゲノミクスコア施設によって多重分離された(demultiplexed)。サンプルfastqファイルの品質管理は、fastqeを使用して実行した。転写物をiGenomeからUCSC mm9参照ゲノムにマッピングするため、TopHatを使用した。UCSC mm9のこのiGenomeバージョンでパッケージ化されたRefSeq遺伝子注釈が使用された。TopHat bamファイルを、edgeRで、発現差異の下流解析のための入力として使用できるカウントに変換するため、HTSeqパッケージからのhtseq−countユーティリティを使用した。存在しない遺伝子が除去され、そして、下流解析においてゼロ除算を避けるため、1の疑似カウントが加えられた。3つの生物学的複製を有するマッチドペア設計を用いて発現差異がある遺伝子を同定するため、EdgeRを使用した。
RNA-Seq analysis Samples were sequenced over 50 cycles on a HiSeq 2000 sequencer (Illumina, San Diego, CA). The RNA-Seq file was demultiplexed by the Rockefeller University Genomic Score Facility. Quality control of the sample fastq file was performed using fastqe. TopHat was used to map the transcript from iGenome to the UCSC mm9 reference genome. RefSeq gene annotation packaged with this iGenome version of UCSC mm9 was used. The htseq-count utility from the HTSeq package was used to convert the ToppHat bam file into counts that could be used with edgeR as input for downstream analysis of differential expression. The missing gene was removed and a pseudo-count of 1 was added to avoid division by zero in the downstream analysis. EdgeR was used to identify genes with differential expression using a matched pair design with three biological replicates.

マイクロアレイ解析
品質管理、前処理
マウスの場合、cDNAサンプルをMouse Genome 430 2.0遺伝子チップにハイブリダイズさせ、及び続いて洗浄し、ストレプトアビジン−フィコエリトリンで染色し、及びHP GeneArray Scanner(Hewlett−Packard Company,Palo Alto,CA)でスキャンした。ヒトの場合、増幅したcDNAをヒトゲノムU133プラス2.0遺伝子チップにハイブリダイズさせた。
Microarray analysis Quality control, pretreatment For mice, cDNA samples were hybridized to a Mouse Genome 430 2.0 gene chip and subsequently washed, stained with streptavidin-phycoerythrin, and HP GeneArray Scanner (Hewlett-Packard Company). , Palo Alto, CA). In the case of humans, the amplified cDNA was hybridized to a human genome U133 plus 2.0 gene chip.

マイクロアレイ品質管理及び前処理は、RにおいてBioConductorを用いて行った。3つの実験、
1)自発性AAマウス対正常マウス、
2)3つの処置による予防マウス対プラセボ及び擬似手術マウス、及び
3)2つの処置のための処置マウス対プラセボ、
の予備処理を、同じパイプラインを用いて別々に実施した。
Microarray quality control and pretreatment were performed at R using a BioConductor. 3 experiments,
1) Spontaneous AA mice versus normal mice,
2) Prophylactic mice vs. placebo and sham-operated mice with 3 treatments, and 3) Treatment mice vs. placebo for 2 treatments,
Were pre-treated separately using the same pipeline.

品質管理はhttp://arrayanalysis.org/のaffyanalysisQCパッケージを使用して実施した。AffyanalysisQCは、R/BioConductorパッケージ、即ち単一スクリプト内でQCを実行するため、affy、affycomp、affypdnn、affyPLM、affyQCReport、ArrayTools、bioDistm biomaRt、simpleaffy、及びyaqcaffy、を使用する。RMAの正規化は、各実験群ごとに別々に行った。予防実験にはComBatを用いたバッチ効果補正が必要であった。バッチ、処置及び時点は、各処置群効果を時間とともに一定として処理し、且つ、処理及び時間の両方を反映する群におけるPBSコントロールをグループ化することによりモデル化した。   Quality control is available at http://arrayanalysis.com. org / affyanalysis QC package was used. Affyanalysis QC uses R / BioConductor package, ie, affy, affycomp, affydnn, affyPLM, affyQCReport, ArrayTools, bioDistm bioty, affy, affy, affy, ff, ff RMA normalization was performed separately for each experimental group. The prevention experiment required correction of batch effects using ComBat. Batches, treatments and time points were modeled by treating each treatment group effect as constant over time and grouping PBS controls in groups that reflected both treatment and time.

マウス皮膚サンプルに対して行われた前処理に加えて、ヒト皮膚サンプルの画像欠陥を補正するため、Harshlightを使用した。   In addition to the pretreatment performed on mouse skin samples, Harshlight was used to correct image defects in human skin samples.

データの寄託(deposition)
マイクロアレイ及びRNA−seqデータは、Gene Expression Omnibus(GEO)、受入番号GSE45657、GSE45512、GSE45513、GSE45514、GSE45551及びGSE58573において寄託された。
Deposition of data
Microarray and RNA-seq data were deposited at Gene Expression Omnibus (GEO), accession numbers GSE45657, GSE45512, GSE45513, GSE45514, GSE45551 and GSE58573.

遺伝子シグニチャの同定
発現差異解析(differential expression analysis)
異なる(differential)遺伝子発現の初期分析を、limmaを用いた自発的マウス3×3及びヒト5×5データセットに対して行った。1.5倍率変化(fold change)の閾値及び0.05の未調整のp値。
Identification of gene signatures Differential expression analysis
Initial analysis of differential gene expression was performed on spontaneous mouse 3 × 3 and human 5 × 5 data sets using limma. 1.5 fold change threshold and 0.05 unadjusted p-value.

無監督の分析
階層的クラスタリングは、閾値abs(logFC)>1、未調整p値<=0.05を満たしたヒト5×5由来の363遺伝子及び自発的マウス3×3由来の583遺伝子に対して、クラスタを用いて行った。遺伝子は、中央値に集中し(median centered)、且つ、正規化されていた。類似性尺度としてSpearman順位相関を使用し、そして、列(row)(遺伝子)及び行(column)(サンプル)のクラスタリングを行うため、平均連結法を使用した。階層的クラスタの可視化は、Java(登録商標) TreeViewを使用して行った。自己組織化マップアルゴリズムで同定された「メタ遺伝子」がサンプルによってどのように異なるかを視覚化するため、遺伝子発現ダイナミックインデックス(GEDI)分析を使用した。メタ遺伝子は、サンプルにわたって同様の発現パターンを示し、且つ、2次元グリッド内の単一ピクセルに割り当てられる遺伝子のクラスタである。
Unsupervised analysis Hierarchical clustering is performed on human 5 × 5 derived 363 gene and spontaneous mouse 3 × 3 derived 583 gene satisfying threshold abs (logFC)> 1, unadjusted p-value <= 0.05 This was done using clusters. Genes were median centered and normalized. Spearman rank correlation was used as a similarity measure, and an average ligation method was used for clustering of rows (genes) and columns (samples). Visualization of hierarchical clusters was performed using Java® TreeView. Gene expression dynamic index (GEDI) analysis was used to visualize how the “metagenes” identified by the self-organizing map algorithm differ from sample to sample. A metagene is a cluster of genes that shows a similar expression pattern across a sample and is assigned to a single pixel in a two-dimensional grid.

RT−PCR検証
RT−PCRを用いて、ヒト及びマウスにおける予測された発現差異のある遺伝子を確認した。2:1ランダムプライマー(製造業者の指示に従ってOligo(dT)プライマー及びSuperScript III RT(Invitrogen))の比を使用して、1本鎖cDNA(first-strand cDNA)を合成した。qRT−PCRをABI 7300装置で行い、そして、ABI相対定量試験ソフトウェア(Applied Biosystems,Foster City,CA,USA)で分析した。プライマーはABIガイドラインに従って設計し、全ての反応は、Power SYBR Green PCR Master Mix(Applied Biosystems)、250nMプライマー(Invitrogen)及び20μL反応体積中の20ng cDNAを使用して行った。次のPCRプロトコルを使用した:ステップ1:50℃で2分間;ステップ2:95℃で10分間;ステップ3:95℃で15秒;ステップ4:60℃で1分間;ステップ3及び4を40サイクル繰り返す。全てのサンプルを、3回の独立した実行のために4回繰り返し、そして示されているように内因性内部コントロールに対して正規化した。
RT-PCR validation RT-PCR was used to confirm genes with predicted differential expression in humans and mice. First-strand cDNA was synthesized using a ratio of 2: 1 random primers (Oligo (dT) primer and SuperScript III RT (Invitrogen)) according to the manufacturer's instructions. qRT-PCR was performed on an ABI 7300 instrument and analyzed with ABI relative quantitative test software (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Primers were designed according to ABI guidelines and all reactions were performed using Power SYBR Green PCR Master Mix (Applied Biosystems), 250 nM primer (Invitrogen) and 20 ng cDNA in a 20 μL reaction volume. The following PCR protocol was used: Step 1: 50 ° C. for 2 minutes; Step 2: 95 ° C. for 10 minutes; Step 3: 95 ° C. for 15 seconds; Step 4: 60 ° C. for 1 minute; Repeat cycle. All samples were repeated 4 times for 3 independent runs and normalized to the endogenous internal control as indicated.

ALADINスコア
二変量スコア統計を展開するため、IFN及びCTLシグニチャを使用した。個々のシグニチャIFN及びCTLスコアは、ヒトSLEで使用された手順に従って決定された。IFNシグニチャ及びCTLシグニチャを含むように選択された遺伝子のセットは、CTLシグニチャについてはCD8A、GZMB及びICOSであり、IFNシグニチャについてはCXCL9、CXCL10、CXCL11、STAT1及びMX1であった。予防マウスのスコアは、偽マウスに関して計算した一方、局所治療実験のスコアは、0週目の全サンプルに対して計算した。ヒトの研究に基づいて、ALADINは、毛髪ケラチン(KER)シグニチャを包含するようにさらに拡張された。KERシグニチャを含むように選択された遺伝子のセットは、DSG4、HOXC31、KRT31、KRT32、KT33B、KRT82、PKP1及びPKP2である。経口ルキソリチニブ臨床試験に登録された対象者から得られたベースライン及び12週の皮膚生検の場合のALADINスコアを、ベースラインにおける健常コントロールと比較して計算した。
ALADIN score IFN and CTL signatures were used to develop bivariate score statistics. Individual signature IFN and CTL scores were determined according to the procedure used for human SLE. The set of genes selected to include IFN and CTL signatures were CD8A, GZMB and ICOS for CTL signatures and CXCL9, CXCL10, CXCL11, STAT1 and MX1 for IFN signatures. Prophylactic mouse scores were calculated for sham mice, while local treatment experiment scores were calculated for all samples at week 0. Based on human studies, ALADIN has been further extended to include hair keratin (KER) signatures. The set of genes selected to contain the KER signature is DSG4, HOXC31, KRT31, KRT32, KT33B, KRT82, PKP1 and PKP2. Baseline and 12-week skin biopsy ALADIN scores obtained from subjects enrolled in the oral ruxolitinib clinical trial were calculated relative to healthy controls at baseline.

検定力(power)分析
処置に対する応答の分析のために、本発明者らは、処置に応答することが予想される集団1(処置群)の真の割合が0.95である場合、及び応答が期待される集団2(プラセボ群)の真の割合が0.20である場合、処置群及びプラセボマウスについて、それぞれ5つの群サンプルサイズについて、比率検定力(power)計算について2つのサンプルの比較を行った。有意水準α=0.05において、Barnardの正確な検定を用いて、本発明者らは、2つの集団の割合が0.95及び0.20であり、グループのサンプルサイズが各々5に等しい場合に、比率の差を検出する片側検定について0.803の累乗を計算した。1実験につき1群当たり5匹未満の動物が存在するいくつかの例では、統計力を保証するために多数の(multiple)実験が崩壊した。
Power analysis For the analysis of response to treatment, we have determined that the true proportion of population 1 (treatment group) expected to respond to treatment is 0.95 and the response If the true proportion of population 2 (placebo group) expected is 0.20, compare the two samples for the ratio group power size for the treatment group and placebo mice, for each of the five group sample sizes Went. At the significance level α = 0.05, using Barnard's exact test, we have two population proportions of 0.95 and 0.20, and the group sample size is equal to 5 each. In addition, a power of 0.803 was calculated for a one-sided test to detect the difference in ratio. In some instances where there were less than 5 animals per group per experiment, multiple experiments were disrupted to ensure statistical power.

治療効果の統計的分析
マウスは、脱毛皮膚の移植の4〜12週間後に脱毛症を発症することが予想された。コントロールマウスが8週間まで脱毛を示さなかった実験は中止された。予防実験のために、区間打ち切り(interval censored)データについての時間対イベント生存分析を実施した。ログランクテストを実施するため、Rのsurvival及びintervalパッケージを使用した。育毛指数(hair growth index)を算出した。
Statistical analysis of therapeutic effect Mice were expected to develop alopecia after 4-12 weeks of transplantation of hair loss skin. Experiments in which control mice did not show hair loss until 8 weeks were discontinued. For prevention experiments, a time-to-event survival analysis was performed on interval censored data. R survival and interval packages were used to perform the log rank test. The hair growth index was calculated.

治療実験(図14B)について、時間相互作用による治療が存在するという仮説を試験するため、RパッケージnparLDを使用した。分析は、各処置からの3匹のマウス及び各群からの合計9匹のマウスのプラセボ群を含む3回の反復実験からの育毛指数を用いて行った。F1−LD−F1設計を採用した。JAK1/2i治療対プラセボの場合、相互作用のない仮説、すなわち平行時間プロファイルは、Wald−Type統計及びANOVA−Type統計値の両方を使用する5%レベルにおいて拒絶される。ここで、p値はそれぞれ4.40e−21及び3.35e−18である。JAK3i治療対プラセボの場合、相互作用のない仮説、すなわち平行時間プロファイルは、Wald−Type統計及びANOVA−Type統計値の両方を使用する5%レベルにおいて拒絶される。ここで、p値はそれぞれ1.45e−30及び2.42e−21である。   For the treatment experiment (FIG. 14B), the R package nparLD was used to test the hypothesis that treatment with time interaction exists. The analysis was performed using the hair growth index from three replicates including a placebo group of 3 mice from each treatment and a total of 9 mice from each group. F1-LD-F1 design was adopted. In the case of JAK1 / 2i treatment vs. placebo, the no interaction hypothesis, ie parallel time profile, is rejected at the 5% level using both Wald-Type and ANOVA-Type statistics. Here, the p values are 4.40e-21 and 3.35e-18, respectively. In the case of JAK3i treatment vs. placebo, the no interaction hypothesis, ie parallel time profile, is rejected at the 5% level using both Wald-Type and ANOVA-Type statistics. Here, the p values are 1.45e-30 and 2.42e-21, respectively.

全てのマウスは、生存(時間対イベント)分析統計に含められた。リンパ節及び皮膚細胞分析の場合、コントロールマウスと並行して処置後の指示された時点で生検を採取した。IFN−γ及びIL−2中和実験において、脱毛を示さなかった5匹のコントロールマウスのうちの1匹が写真に含まれていなかった。これらのマウスは、脱毛のモニタリングを継続するために犠牲にされなかったが、皮膚細胞分析の統計的目的のために、これらの未分析サンプルには、処置されたマウスとの厳密かつ控えめな統計的比較を可能にするため、0%CD8+NKG2D+細胞の細胞カウント値が割り当てられた。   All mice were included in survival (time vs. event) analysis statistics. For lymph node and skin cell analysis, biopsies were taken at the indicated time points after treatment in parallel with control mice. In the IFN-γ and IL-2 neutralization experiments, one of the 5 control mice that did not show hair loss was not included in the photograph. Although these mice were not sacrificed to continue monitoring hair loss, for statistical purposes of skin cell analysis, these unanalyzed samples included strict and conservative statistics with treated mice. A cell count value of 0% CD8 + NKG2D + cells was assigned to allow for comparative comparison.

ランダム化は使用されず、実験中又は結果を評価する際に研究者はグループ割り当てに盲目化されなかった。   Randomization was not used and researchers were not blinded to group assignments during the experiment or when evaluating results.

独立した(unpaired)パラメトリックな両側t検定を用いて、治療群と未治療群との間の平均及び頻度の差異を試験した。統計的目的のために、本発明者らは、全ての変動(variances)が各群について同じであると仮定する。   Mean and frequency differences between the treated and untreated groups were tested using an unpaired parametric two-tailed t-test. For statistical purposes, we assume that all variances are the same for each group.

イベント生存分析までの全ての時間(all time)を実施するため、期間打ち切りログランク(log-rank)検定を使用した。この検定では、正確なイベント時刻がわからないがイベントがある間隔内にあることが分かっているデータを適切に説明する。   To perform all time to event survival analysis, a period-censored log-rank test was used. This test adequately accounts for data where the exact event time is not known but the event is known to be within an interval.

ノンパラメトリックな縦方向データ分析を用いて、応答x時間相互作用について試験した。これらの方法は、小さなサンプルサイズに特に適している。   Non-parametric longitudinal data analysis was used to test for response x time interaction. These methods are particularly suitable for small sample sizes.

サンプルサイズ、複製数、及び実験間の統計的試験

Figure 2018526362
Sample size, number of replicates, and statistical tests between experiments
Figure 2018526362

in vivo研究では、データは累積データとして提供される。上記のように複製数が提供される。例えば、「3+3+3+3」は、3つの実験マウスを包含する4つの別々の実験を指す。in vitro研究のために、実験を3回行った。   For in vivo studies, data is provided as cumulative data. The number of replicas is provided as described above. For example, “3 + 3 + 3 + 3” refers to 4 separate experiments involving 3 experimental mice. Experiments were performed in triplicate for in vitro studies.

6.3 実施例3
要約
円形脱毛症(AA)は、1.7%の生涯リスクをもつ、米国で非常に頻繁な自己免疫疾患である。しかしながら、AAは皮膚科学において未だに満たされていない必要性であり続けており、治療法は欠けている。ヤヌスキナーゼインヒビターは、ごく最近ではAAを含む、多くの自己免疫状態のための潜在的な治療法として浮上している。本発明者らは、AAについて、有意な毛の再生(regrowth)、並びに同時に起こる皮膚及び血液のバイオマーカーの変化をもたらす、優先的な(preferential)JAK3/JAK1インヒビターである経口トファシチニブクエン酸塩で処置を受けた患者を報告する。本発明者らは、円形脱毛症の有効なトファシチニブ処置は、循環中の血清CXCL10レベルと同様に、皮膚におけるAA関連遺伝子の発現の変化を伴うであろうと仮説した。パンチ生検は、ベースラインにおいて、及び4週間の処置後に採取された。全RNAは、抽出され、逆転写され、増幅され、ビオチン化され、次いでHuman U133 Plus 2.0遺伝子チップ(Affymetrix、Santa Clara、CA)にハイブリダイズされた。ALADINスコアは、ベースラインにおける健常コントロールと比較して、先に記述されたように計算した。トファシチニブ処置の開始前及び4週間の処置後に採取された採取血液(blood draws)からの血清は、製造業者の指示に従ってHuman IP−10/CXCL10 ELISAキット(Sigma−Aldrich、St. Louis、MO)を使用して、製造者の指示に従ってCXCL10レベルについて評価された。
6.3 Example 3
Summary Alopecia areata (AA) is a very frequent autoimmune disease in the United States with a lifetime risk of 1.7%. However, AA continues to be an unmet need in dermatology and a cure is lacking. Janus kinase inhibitors have emerged as potential therapies for many autoimmune conditions, most recently including AA. We have taken oral tofacitinib citric acid, a preferential JAK3 / JAK1 inhibitor, for AA resulting in significant hair regrowth and concomitant changes in skin and blood biomarkers. Report patients treated with salt. We hypothesized that effective tofacitinib treatment of alopecia areata would be accompanied by altered expression of AA-related genes in the skin as well as circulating serum CXCL10 levels. Punch biopsies were taken at baseline and after 4 weeks of treatment. Total RNA was extracted, reverse transcribed, amplified, biotinylated, and then hybridized to a Human U133 Plus 2.0 gene chip (Affymetrix, Santa Clara, Calif.). The ALADIN score was calculated as described above compared to healthy controls at baseline. Sera from blood draws collected before the start of tofacitinib treatment and after 4 weeks of treatment were collected using the Human IP-10 / CXCL10 ELISA kit (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) according to the manufacturer's instructions. Used and evaluated for CXCL10 levels according to manufacturer's instructions.

結果
持続性で中等度/重度のAAを有する40歳の白人女性が、AAに対する経口トファシチニブの有効性を試験するために、オープンラベルパイロット研究に登録された(https://clinicaltrials.gov/NCT02299297)。彼女のAAは、登録の5年前から彼女の頭皮上に始まり、1年以内に妊娠の状況(setting)において完全に解決された。出産から数ヶ月後、彼女のAAは斑状の疾患として再発した。局所コルチコステロイド、アントラリンクリーム及び病変内コルチコステロイドによる処置には、限定的な利益があった。彼女のAAは、全ての体肢、睫毛及び眉毛に斑状の頭皮の波及を伴うまで進行し、臨床試験への彼女の登録まで安定したままであった(図15)。彼女の過去の病歴は平凡なものであり、彼女はAAの家族歴を否定した。
Results A 40-year-old white female with persistent moderate / severe AA was enrolled in an open-label pilot study to test the efficacy of oral tofacitinib against AA (https://clinicaltrials.gov/NCT02299297 ). Her AA began on her scalp five years before enrollment and was completely resolved in pregnancy settings within one year. A few months after delivery, her AA recurred as a patchy disease. Treatment with topical corticosteroids, anthralin cream and intralesional corticosteroids had limited benefits. Her AA progressed to the spread of mottled scalp across all limbs, eyelashes and eyebrows and remained stable until her enrollment in clinical trials (FIG. 15). Her past medical history is mediocre, and she denied AA's family history.

その患者は、1日2回のトファシチニブ5mgを用いて治療を開始した。斑状の再生は1ヶ月目に認められた。2ヶ月及び3ヶ月の処置の後、彼女の頭皮の毛の再生はそれぞれ62.5%及び94%であった。彼女の眉毛及び睫毛の有意な再生が認められた。頭皮の毛の再生は、処置開始後4ヶ月でほぼ完全であった(図15)。有害事象は報告されておらず、彼女の全血球数、全代謝パネル(complete metabolic panel)又は脂質プロファイルにおける検査異常(laboratory abnormalities)もなかった。トファシチニブによる処置の中断は、ほぼ完全な脱毛を結果としてもたらした(図16)。   The patient began treatment with 5 mg of tofacitinib twice daily. Spot-like regeneration was observed in the first month. After 2 and 3 months of treatment, her scalp hair regeneration was 62.5% and 94%, respectively. Significant regeneration of her eyebrows and eyelashes was observed. The scalp hair regeneration was almost complete 4 months after the start of treatment (FIG. 15). No adverse events were reported and there were no laboratory abnormalities in her whole blood count, complete metabolic panel or lipid profile. Discontinuation of treatment with tofacitinib resulted in almost complete hair loss (FIG. 16).

頭皮のパンチ生検(図17)及び血液採取は、血液の採取を行い、遺伝子発現及びバイオマーカーの変化を観察(monitor)するために、ベースラインにおいて、及び4週間の処置後に実行された。AA皮膚において高レベルで見出されるインターフェロン(IFN)誘発ケモカインであるCXCL10の血清レベルは、4週間の処置後に減少した(図17)。加えて、マイクロアレイ解析が皮膚生検サンプルに対して実行された。AA疾患活性係数(ALADIN)に基づいて、患者は、ベースラインにおいて高いIFN及び細胞傷害性Tリンパ球(CTL)シグニチャを示し、それは、正常コントロールのレベルまでではないが、4週間の処置によって低下した(図17)。   Scalp punch biopsy (FIG. 17) and blood collection were performed at baseline and after 4 weeks of treatment to perform blood collection and to monitor gene expression and biomarker changes. Serum levels of CXCL10, an interferon (IFN) -induced chemokine found at high levels in AA skin, decreased after 4 weeks of treatment (FIG. 17). In addition, microarray analysis was performed on skin biopsy samples. Based on the AA disease activity index (ALADIN), patients show high IFN and cytotoxic T lymphocyte (CTL) signatures at baseline, which is not reduced to normal control levels but decreased by 4 weeks of treatment (FIG. 17).

結論
円形脱毛症は、免疫機能を有する遺伝子に極めて接近した遺伝子座との強い関連性を有する自己免疫疾患である。疾患の病態形成に寄与し得る候補免疫経路を標的とすることは、研究の活発な領域であり、JAKインヒビターは、AAに関わる複数の免疫シグナル経路を標的とする。本発明者らは、C3H/HeJマウスにおけるAAの移植モデルにおいて、全身及び局所のトファシチニブが、AAの発症を予防すること及び確立されたAAを逆転させること(reversing)に有効であることを、先に示した。本発明者らは、ここで、ベースラインに比較して小さくされたALADINプロファイルと相関する、持続性の斑状AAを有する人間の対象者の有効な処置を報告する。
Conclusion Alopecia areata is an autoimmune disease with a strong association with loci that are in close proximity to genes with immune function. Targeting candidate immune pathways that can contribute to disease pathogenesis is an active area of research, and JAK inhibitors target multiple immune signaling pathways involving AA. We have shown that in a transplantation model of AA in C3H / HeJ mice, systemic and local tofacitinib is effective in preventing the development of AA and reversing established AA. Shown earlier. We now report an effective treatment of a human subject with persistent mottled AA that correlates with a reduced ALADIN profile compared to baseline.

6.4 実施例4
要約
円形脱毛症(AA)は1.7%の生涯リスクをもつ一般的な自己免疫疾患であり、円形脱毛症(AA)に関してFDAに承認された処置法がない。本発明者らは、ヒト及びマウスのAA皮膚における細胞傷害性T細胞(CTL)内の優勢なIFNg転写シグニチャを先に同定し、JAKインヒビターによる処置は、この経路を標的とすることによってマウスにおいて耐久性のある毛の再生を誘導することを示した。ここで、本発明者らは、中等度から重度のAAを有する患者の処置における経口JAK1/2インヒビタールキソリチニブの使用を研究した。
6.4 Example 4
Summary Alopecia areata (AA) is a common autoimmune disease with a lifetime risk of 1.7% and there is no FDA approved treatment for alopecia areata (AA). We have previously identified a dominant IFNg transcription signature within cytotoxic T cells (CTL) in human and mouse AA skin, and treatment with JAK inhibitors in mice by targeting this pathway. It has been shown to induce durable hair regeneration. Here, the inventors studied the use of the oral JAK1 / 2 inhibitor luxolitinib in the treatment of patients with moderate to severe AA.

本発明者らは、3‐6ヶ月の処置にわたって経口ルキソリチニブ20mgBIDを使用して、中等度から重度のAAを有する12名の患者のオープンラベル臨床試験を開始し、3ヶ月間のフォローアップ薬物離脱(follow-up off drug)が続いた。主要なエンドポイントは、ベースラインから処置の終了までの毛髪の再生が50%又はそれ以上の被験者の割合であった。   We started an open-label clinical trial of 12 patients with moderate to severe AA using oral ruxolitinib 20 mg BID over 3-6 months of treatment, followed by 3 months of follow-up drug withdrawal (Follow-up off drug) followed. The primary end point was the proportion of subjects with 50% or more hair regeneration from baseline to the end of treatment.

12人の患者のうちの9人(75%)が、処置に対する顕著な応答を示し、処置の終了時において92%の平均の毛髪の再生であった。安全パラメータは大部分が正常限度内にとどまり、深刻な有害作用は報告されなかった。遺伝子発現プロファイリングは、CTL及びIFN応答遺伝子に関するシグニチャを含む、処置に関係する炎症性マーカーのダウンレギュレーション、並びに毛特異的マーカーのアップレギュレーションを明らかにした。   Nine of the 12 patients (75%) showed a significant response to treatment, with an average hair regeneration of 92% at the end of treatment. Most of the safety parameters remained within normal limits and no serious adverse effects were reported. Gene expression profiling revealed treatment-related down-regulation of inflammatory markers, including signatures for CTL and IFN-responsive genes, as well as upregulation of hair-specific markers.

このパイロット研究において、ルキソリチニブをもちいて処置された12人の患者のうちの9人(75%)が、有意な頭皮の毛の再生及びAAの改善を示した。AAの処置におけるルキソリチニブの安全性及び有効性を更に評価するためには、より大きな無作為化比較試験が必要とされる。   In this pilot study, 9 out of 12 patients (75%) treated with ruxolitinib showed significant scalp hair regeneration and improved AA. Larger randomized controlled trials are needed to further evaluate the safety and efficacy of ruxolitinib in the treatment of AA.

はじめに
円形脱毛症(AA)は、重要な医学的問題であり、米国で最も頻繁な自己免疫疾患であり、生涯リスクは1.7%である。AAは全ての民族にわたって両性に影響を与え、アンドロゲン性脱毛症のみに次いで、ヒト脱毛症の2番目に最も一般的な形態に相当する。AAは通常、斑状の脱毛を示す。これらの患者の3分の1が、最初の1年以内に自然寛解を経験するであろう。しかし、多くの患者の疾患は、完全脱毛症(AT、全頭皮の脱毛)又は汎発性脱毛症(AU、全身の毛の喪失)に進行するであろう。持続性で中等度/重度のAAは、罹患した個人に対して、有意な外見への影響及び精神的苦痛を引き起こす。臨床上の実践において、AAのためのエビデンスベースの処置は存在しないが、様々な処置が提供されており、最も一般的には局所ステロイド及び病変内ステロイドが提供され、それらは限定的な有効性をもつ。
Introduction Alopecia areata (AA) is an important medical problem, the most frequent autoimmune disease in the United States, with a lifetime risk of 1.7%. AA affects both sexes across all ethnic groups and represents the second most common form of human alopecia following androgenic alopecia alone. AA usually shows patchy hair loss. One third of these patients will experience spontaneous remission within the first year. However, many patients' disease will progress to total alopecia (AT, total scalp alopecia) or generalized alopecia (AU, loss of whole body hair). Persistent, moderate / severe AA causes significant appearance effects and mental distress for affected individuals. In clinical practice, there is no evidence-based treatment for AA, but various treatments are provided, most commonly topical steroids and intralesional steroids, which have limited efficacy It has.

最近の研究は、インターフェロンγを産生するNKG2Dを有するCD8+細胞傷害性Tリンパ球(CTL)によって媒介される、AAの病態形成におけるI型細胞性免疫の支配的役割を実証した。I型細胞性免疫の中心的役割はまた、IFN応答遺伝子及びCTLシグニチャによって支配される、ヒト及びマウスにおけるAA病変皮膚の転写状況(transcriptional landscape)にも反映される。これらの知見は、AAにおけるJAK1/2キナーゼを治療的に標的とするための理論的根拠を提供し、実際に、本発明者らは、JAKインヒビターによる処置はC3H/HeJマウスにおいてAAを逆転させ、皮膚におけるI型炎症応答をなくすことを示した。   Recent studies have demonstrated a dominant role of type I cellular immunity in the pathogenesis of AA, mediated by CD8 + cytotoxic T lymphocytes (CTL) with NKG2D producing interferon gamma. The central role of type I cellular immunity is also reflected in the transcriptional landscape of AA lesion skin in humans and mice, governed by IFN response genes and CTL signatures. These findings provide a rationale for the therapeutic targeting of JAK1 / 2 kinase in AA, in fact, we found that treatment with JAK inhibitors reversed AA in C3H / HeJ mice. It has been shown to eliminate type I inflammatory responses in the skin.

前臨床的知見に基づいて、本発明者らは、中等度から重度のAAにおけるフェーズ2有効性シグナル追求臨床試験を開始し、骨髄増殖性疾患の処置に関して現在FDAに承認されているJAK1/2インヒビターである、経口ルキソリチニブによる処置に対する臨床的及び免疫病理学的応答を評価した。   Based on preclinical findings, the inventors have initiated a phase 2 efficacy signal pursuit clinical trial in moderate to severe AA and currently have JAK1 / 2 approved by the FDA for the treatment of myeloproliferative disorders The clinical and immunopathological response to treatment with the inhibitor, oral ruxolitinib, was evaluated.

方法
研究デザイン、監督、参加者
研究は、コロンビア大学の調査チームによって考案され、実施された。全ての著者はデータへのアクセスを持ち、その正確性とこの報告書の研究プロトコルに対する忠実度を証明した。この研究は、ハーモナイゼーションに関する国際会議(ICH)によって規定されるような、優良臨床試験基準(GCP)に従い、且つ欧州連合指令2001/20/EC及び米国連邦規則、タイトル21、パート50(21CFR50)の根底にある倫理原則に従って、実施された。研究開始に先立って、プロトコル及び全ての研究関連材料についてコロンビア大学IRBから承認が得られた。スクリーニング又は研究関連手順の前に、自由に与えられた書面によるインフォームドコンセントが全ての被験者から得られた。規則遵守及びIRB承認プロトコルへの固守のための監視は、コロンビア大学臨床試験室及び外科規則チームの部門によって実行された。研究は、開始前にclinicaltrials.govに登録された。本発明者らは、中等度から重度のAA(30−95%の脱毛)を有する10人の患者及びAT又はAUを有する2人の患者を含む、12人の成人患者を登録した。
Methods Study design, supervision, and participants The study was devised and carried out by a research team at Columbia University. All authors had access to the data, demonstrating its accuracy and fidelity to the research protocol of this report. This study follows the Good Clinical Trial Standards (GCP), as defined by the International Conference on Harmonization (ICH), and is part of the European Union Directive 2001/20 / EC and US Federal Regulations, Title 21, Part 50 (21 CFR50) Implemented in accordance with the underlying ethical principles. Prior to the start of the study, the protocol and all research-related materials were approved by Columbia University IRB. Prior to screening or study-related procedures, free written informed consent was obtained from all subjects. Monitoring for regulatory compliance and adherence to IRB approved protocols was performed by the Department of Columbia University Clinical Laboratory and Surgical Rules Team. The study was conducted before clinicaltrials. registered in gov. We enrolled 12 adult patients, including 10 patients with moderate to severe AA (30-95% hair loss) and 2 patients with AT or AU.

研究評価及び予後(Outcomes)
研究の主要な有効性エンドポイントは、標準化され、検証されたAAにおける脱毛を推定するための方法である、脱毛症の重症度ツール(SALT)スコアによって評価されるベースラインに比較して少なくとも50%の再生を達成しているそれらの被験者として定義される、処置の終了時におけるレスポンダーの割合であった。副次的な有効性エンドポイントは、連続変数として毛髪の再生を含んでいた。加えて、生活習慣測定(皮膚科学生活の質指標‐DLQI及びSkindex)は、規則的な予め指定された間隔で行われたが、実行された比較において統計的差異を示さなかった(データは示されていない)。応答耐久性(response durability)を評価するために、レスポンダーは、処置か完了した後に3ヶ月間にわたって追跡された。安全性分析は、少なくとも1回のルキソリチニブの投与を受け、記載されたように毎月の訪問時に観察された全ての被験者に関して、副次的なエンドポイントとして含まれていた。
Research evaluation and prognosis (Outcomes)
The primary efficacy endpoint of the study is at least 50 compared to baseline as assessed by alopecia severity tool (SALT) score, a method for estimating hair loss in standardized and validated AA. The percentage of responders at the end of the treatment, defined as those subjects achieving% regeneration. Secondary efficacy endpoints included hair regeneration as a continuous variable. In addition, lifestyle measurements (dermatological quality of life indicators-DLQI and Skindex) were performed at regular pre-specified intervals, but showed no statistical differences in the comparisons performed (data not shown) It has not been). To assess response durability, the responder was followed for 3 months after the treatment was completed. Safety analysis was included as a secondary endpoint for all subjects who received at least one dose of ruxolitinib and were observed at the monthly visit as described.

除外基準
患者が3ヶ月未満のAAを有する場合;活動的、不安定なAA又は再生するAAを有する場合;毛髪の再生に影響を与える可能性のある(登録に先立って1ヶ月以内に)併用処置を受けていた場合;又は患者が根底にある感染、悪性腫瘍、免疫不全又は不安定な医学的状態の証拠を有していた場合に、その患者は除外された。また、頭皮上に付随する皮膚疾患を有する患者;又は先月の内又は薬物の半減期の3倍の内に実験的な薬物療法を受けている患者も、除外された。最近又はDMARDs(疾患修飾性抗リウマチ薬)の使用を報告している患者は、除外された。
Exclusion criteria Patients with AA less than 3 months; Active, unstable AA or regenerating AA; Combinations that may affect hair regeneration (within one month prior to enrollment) A patient was excluded if he had received treatment; or if he had evidence of an underlying infection, malignancy, immunodeficiency or unstable medical condition. Also excluded were patients with skin disease associated with the scalp; or patients receiving experimental drug therapy within the last month or three times the drug half-life. Patients who reported recently or use of DMARDs (disease modifying anti-rheumatic drugs) were excluded.

有害作用
有害事象は、その事象が研究処置と因果関係を有すると考えられたかどうかに関わらず、治験薬の少なくとも1回の投与を受けた患者における、任意の新しい不都合な(untoward)医学的な出来事(徴候、症状又は異常な検査所見)、又は既存の医学的状態の悪化として分類された。有害事象は、毎月の訪問時に評価された。患者はまた、心配な新しい兆候又は症状を発症した場合には、訪問の間に研究センターに接触することも奨励された。数人の患者が最初に白血球数の緩やかな減少を発症したが、レベルは正常限界内に留まり、したがって用量調整(dose adjustment)は要求されなかった。1人の患者がヘモグロビンレベル低下を発症し、それは用量変更を要求した。血小板数の有意な減少は観察されなかった。1人の患者が、発疹/膿瘍の2回のエピソードを発症した。両方のエピソードは、患者の主治医によって評価され、その患者が調査チームによって評価される前に解決された。同患者はまた可能性のある生検部位の感染を報告し、そのために彼女は医学的な配慮を求め、国外で経口抗生物質による処置を受けたと報告されている。数人の患者は、季節性で薬物とは無関係であると思われる軽度のURIsを発症した。1人の患者は、胸部X線で確認された肺炎の軽度のエピソードを有し、これは経口抗生物質によって処置された。この患者は、研究参加の数年前に肺炎のエピソードの遠い病歴を有していた。臨床的に有意な低下した血小板の発生は観察されなかった。肝臓の異常は認められなかった。1人の患者は、ベースライン時及び処置中に脂質の上昇を有した。彼は、研究薬物に接する間彼の主治医によって監視され、脂質レベルに関連する臨床的に明らかな有害作用を有しなかった。2人の患者は、座瘡又は頭皮の毛包炎と一致する病変を発症した。両方のエピソードは、数週間で解決された。3人の患者は、下痢を含むGI症状を有した。1人の患者は、予め計画された眼科手技に続く結膜出血(手技の一般的に見られる副作用)及び一過性の痔核出血を発症した。血小板の循環レベルに付随する変化はなかった。数人の患者は、尿分析/顕微鏡検査で軽度の異常を有していた。1人の患者は、尿路感染症のために処置を受けた。
Adverse effects Adverse events may be any new untoward medical consequences in patients who received at least one dose of study drug, regardless of whether the event was considered causal to the study treatment. Classified as an event (signs, symptoms or abnormal laboratory findings), or a deterioration of an existing medical condition. Adverse events were assessed at the monthly visit. Patients were also encouraged to contact the research center during the visit if they developed new signs or symptoms of concern. Several patients initially developed a gradual decrease in white blood cell counts, but the levels remained within normal limits and therefore no dose adjustment was required. One patient developed reduced hemoglobin levels, which required a dose change. No significant reduction in platelet count was observed. One patient developed two episodes of rash / abscess. Both episodes were evaluated by the patient's attending physician and resolved before the patient was evaluated by the research team. The patient also reported possible biopsy site infections, for which she was reported seeking medical attention and being treated with oral antibiotics abroad. Some patients developed mild URIs that appear seasonal and unrelated to the drug. One patient had a mild episode of pneumonia confirmed by chest x-ray, which was treated with oral antibiotics. This patient had a distant history of pneumonia episodes several years prior to study participation. No clinically significant reduced platelet development was observed. There were no liver abnormalities. One patient had elevated lipids at baseline and during treatment. He was monitored by his attending physician while on study medication and had no clinically apparent adverse effects related to lipid levels. Two patients developed lesions consistent with acne or scalp folliculitis. Both episodes were resolved in a few weeks. Three patients had GI symptoms including diarrhea. One patient developed conjunctival bleeding (a common side effect of the procedure) and transient hemorrhoid hemorrhage following a pre-planned ophthalmic procedure. There was no change associated with circulating levels of platelets. Some patients had mild abnormalities in urinalysis / microscopy. One patient received treatment for a urinary tract infection.

バイオマーカー評価及び臨床相関的研究
生検及び末梢血は、免疫監視及び分子研究のために、ベースライン及び12週間後に得られた。数人の患者は処置の過程で中間の時点で追加的な生検を提供し、1人の患者は24週で追加的なサンプルを提供した。組織標本は固定され、PAXgene Tissue Containersに保存された。全RNAは、PAXgene組織miRNAキットを使用して、臨床試験の過程で採取された皮膚生検標本から抽出された。ライブラリー調製は、Ovation RNA Amplification System V2及びBiotin Encore Kits(NuGen Technologies、Inc.,San Carlos、CA)を使用したマイクロアレイ解析のために実行された。続いて、サンプルは、ヒトゲノムU133プラス2.0チップ(Affymetrix,Santa Clara,CA)にハイブリダイズされ、Yale Center for Genome Analysisにおいてスキャンされた。3人の健常コントロールからの皮膚生検から抽出されたRNAのライブラリー調製及びマイクロアレイハイブリダイゼーションは、処置された患者からのサンプルと一緒に合計31のサンプルについて実行された。遺伝子発現解析は、ALADINスコアの計算、遺伝子発現シグニチャの同定のための発現レベルの発現差異解析、主成分分析、及びALADINスコアの統計解析を含んだ。31のサンプルからのマイクロアレイデータは、受入番号GSE80342でGEOに寄託されている。
Biomarker assessment and clinical correlation studies Biopsies and peripheral blood were obtained at baseline and after 12 weeks for immune surveillance and molecular studies. Some patients provided an additional biopsy at an intermediate time during the course of treatment, and one patient provided an additional sample at 24 weeks. Tissue specimens were fixed and stored in PAXgene Tissue Containers. Total RNA was extracted from skin biopsy specimens taken during the course of clinical trials using the PAXgene tissue miRNA kit. Library preparation was performed for microarray analysis using Ovation RNA Amplification System V2 and Biotin Encore Kits (NuGen Technologies, Inc., San Carlos, Calif.). Subsequently, the samples were hybridized to a human genome U133 plus 2.0 chip (Affymetrix, Santa Clara, Calif.) And scanned at Yale Center for Genome Analysis. Library preparation of RNA extracted from skin biopsies from three healthy controls and microarray hybridization were performed on a total of 31 samples along with samples from treated patients. Gene expression analysis included calculation of the ALADIN score, expression level differential expression analysis for gene expression signature identification, principal component analysis, and statistical analysis of the ALADIN score. Microarray data from 31 samples has been deposited with GEO under the accession number GSE80342.

マイクロアレイの前処理及び品質管理
マイクロアレイの品質管理及び前処理は、RにおけるBioConductorを使用して実行された。品質管理は、http://arrayanalysis.orgからのaffyAnalysisQCのRスタンドアロンバージョンを使用して実行された。
Microarray Pretreatment and Quality Control Microarray quality control and pretreatment was performed using a BioConductor at R. Quality control is available at http://arrayanalysis.com. This was done using the R stand-alone version of affyAnalysis QC from org.

本研究からの31に含まれたサンプルと、加えてGEO受入番号GSE53573からの健常コントロールからの3つの追加的なサンプルは、GCRMAを使用して一緒に正規化された。Affymetrixプローブセットは、R内に実装されるMAS5アルゴリズムを使用してaffyAnalysisQCによって存在又は不在であると呼ばれた。X又はY染色体上にあったプローブセットIDs(PSIDs)、AffymetrixコントロールプローブセットであったPSID、又はGene Symbol注釈をもたないPSIDは、更なる下流分析のための全てのアレイから除去された。データは、発現レベルについてlog2(Intensity)を使用して解析された。   Samples included in 31 from this study, plus three additional samples from healthy controls from GEO accession number GSE53573, were normalized together using GCRMA. The Affymetrix probe set was called present or absent by affyAnalysis QC using the MAS5 algorithm implemented in R. Probe sets IDs (PSIDs) that were on the X or Y chromosome, PSIDs that were Affymetrix control probe sets, or PSIDs without the Gene Symbol annotation were removed from all arrays for further downstream analysis. Data was analyzed using log2 (Intensity) for expression levels.

バッチ効果修正は、ALADINスコアの計算のため及び発現差異解析における向上した検定力(increased power)のために以前のデータセットGSE58573からの3つの健常コントロールサンプルを含めるために要求された。改変されたバージョンのComBat(M‐ComBat)は、以前のGEOデータセットからの正常のサンプルを統合するために使用された。GSE58573からの3つの健常コントロールサンプルを現在の健常コントロールサンプルと統合するためにM‐ComBatが使用された間、現在のデータセットからのサンプルの発現レベルは、固定されて保持された。M‐ComBatは、バッチのうちの1つが基準バッチ(reference batch)として使用されることを可能にする、svaパッケージにおいてComBatが利用可能な機能の実装である。   A batch effect correction was required to include three healthy control samples from the previous data set GSE58573 for calculation of the ALADIN score and for improved increased power in differential expression analysis. A modified version of ComBat (M-ComBat) was used to integrate normal samples from previous GEO datasets. While M-ComBat was used to integrate the three healthy control samples from GSE58573 with the current healthy control sample, the expression level of the sample from the current data set was held fixed. M-ComBat is an implementation of the functionality that ComBat is available in the sva package that allows one of the batches to be used as a reference batch.

ALADINスコアの計算
ALADINスコアは、バッチ修正された発現データを使用して、全34サンプルについて計算された。CTL、IFN及びKRT ALADINスコアは、先に概説された手順に従って決定された。z−スコアは、簡潔に述べると、各PSIDについて正常コントロールの平均及び標準偏差と比較して計算される。各遺伝子のスコアは、その遺伝子へのPSIDsマッピングのzスコアを平均することによって得られる。次いで、シグニチャスコアは、対応するシグニチャに属する遺伝子についてのスコアの計算された平均である。
Calculation of ALADIN score The ALADIN score was calculated for all 34 samples using batch-corrected expression data. CTL, IFN and KRT ALADIN scores were determined according to the procedure outlined above. The z-score is briefly calculated for each PSID compared to the mean and standard deviation of normal controls. The score for each gene is obtained by averaging the z-scores of the PSIDs mapping to that gene. The signature score is then the calculated average of the scores for the genes belonging to the corresponding signature.

遺伝子発現シグニチャの同定
正常コントロール(n=6)と共にベースラインにおけるルキソリチニブサンプル(n=12)対する更なる分析を実行するために、PSIDsは、18サンプルの少なくとも1つに存在すると呼ばれた特徴のみを保持するように、更にフィルタリングされ、36147個のPSIDsが更なる下流解析のために残った。
Identification of gene expression signatures To perform further analysis on baseline luxolitinib samples (n = 12) along with normal controls (n = 6), PSIDs were called to be present in at least one of 18 samples Further filtering to retain only the features, 36147 PSIDs remained for further downstream analysis.

ルキソリチニブ処置に応答した患者からの、時間t=0及びt=12におけるペアリングされたサンプルのフィルタリング
QCの後、ruxolitinib治療に応答した、t=0及びt=12の両方にマイクロアレイデータを有する8人の患者がいた。PSIDsは、16サンプルのうちの少なくとも1サンプルに存在すると呼ばれた特徴のみを保持するように、更にフィルタリングされ、35563個のPSIDsが更なる発現差異解析のために残った。
Filtering Paired Samples at Times t = 0 and t = 12 from Patients Responding to Ruxolitinib Treatment After QC, 8 with microarray data at both t = 0 and t = 12, in response to ruxolitinib treatment There were patients. The PSIDs were further filtered to retain only features that were called to be present in at least one of the 16 samples, leaving 35563 PSIDs for further differential expression analysis.

発現差異解析
発現差異解析は、Bioconductorのlimmaパッケージ内に実装された線形モデルを用いて、t=0且つ正常コントロールからのサンプルに対して、及び、レスポンダーからの、t=0及びt=12からのペアリングされたデータに対して実行された。2.0倍の変化の閾値及び0.05の未調整のp値が使用された。
Differential expression analysis Differential expression analysis was performed on samples from t = 0 and normal controls, and from responders, from t = 0 and t = 12, using a linear model implemented in the Bioconductor limma package. Executed on paired data. A 2.0 fold change threshold and an unadjusted p value of 0.05 were used.

比較は、ベースラインにおけるレスポンダーと正常コントロールとの間、レスポンダーとベースラインにおける非レスポンダーとの間、ベースラインにおける非レスポンダーと正常コントロールとの間、ベースラインにおけるレスポンダーと12週間の処置におけるレスポンダーとの間、並びに、最後に12週間の処置におけるレスポンダーと正常コントロールとの間で行われた。   Comparisons between responders at baseline and normal controls, between responders and non-responders at baseline, between non-responders at baseline and normal controls, responders at baseline and responders at 12 weeks of treatment As well as between responders and normal controls in the last 12 weeks of treatment.

t=0及びt=12における6人の健常コントロール及びルキソリチニブ処置患者の主成分分析
主成分分析は、ベースラインにおけるレスポンダーと正常コントロールとの間で差次的に発現されたPSIDsからなるレスポンダーシグニチャを使用して、ベースライン及び12週間において6人の健常コントロール及びルキソリチニブ処置患者からのサンプルに対して実行された。
Principal component analysis of 6 healthy control and luxolitinib treated patients at t = 0 and t = 12. Principal component analysis is a responder signature consisting of PSIDs differentially expressed between responders and normal controls at baseline. Was performed on samples from 6 healthy controls and ruxolitinib treated patients at baseline and 12 weeks.

統計解析
全ての変数は、分布仮定のために検討され、精度及び範囲外の値についてチェックされた。先験的な定義(priori definition)に基づいて、本発明者らは、処置の終了時のSALTスコアに基づいて、彼女ら及び/又は彼らがベースラインから50%又はそれ以上の毛髪の再生を経験した場合に、患者をレスポンダーとして分類した。本発明者らは、人口統計学的要因の全体的な分布を検討し、レスポンダーと非レスポンダーとの間の可能性のある差異を調べ、カテゴリー変数についてフィッシャーの正確確率検定(Fisher’s Exact Test)(両側性)を使用し、連続変数についてマン・ホイットニーのU検定(Mann-Whitney U test)を使用して有意性について試験した。次いで、本発明者らは、マン・ホイットニーのU検定又はウィルコクソン符号順位検定(Wilcoxon Signed Rank test)のいずれかを採用して、関連する変数全体に対して、及びレスポンダー及び非レスポンダーについて、ベースライン、処置の終了時(EOT)及び試験終了(EOS)のスコアの間の変化を検討した。時間にわたる再生の程度を推定するために、本発明者らは、反復測定データをモデル化するための一般化推定方程式(Generalized Estimating Equation)及び混合モデルアプローチの両方を考慮し、GEEの強い正規性(normality)仮定及び比較的小さな例数を前提として後者を選択した。これらの混合モデルについて、本発明者らは、ベースラインから処置の終わりまでの再生を最初にモデル化し、ここでは時間(週)が独立変数であった。次いで、本発明者らは、観察された効果の維持を評価するために、処置の終わりから研究の終りまでの再生をモデル化し、ここでも同様に時間が独立変数であった。両方のモデルにおいて、本発明者らは、初期共分散構造として化合物対称性を特定した。
Statistical analysis All variables were examined for distribution assumptions and checked for accuracy and out-of-range values. Based on a priori definition, we have experienced 50% or more hair regeneration from baseline based on the SALT score at the end of treatment. The patients were classified as responders. We looked at the overall distribution of demographic factors, examined possible differences between responders and non-responders, and Fisher's Exact Test for categorical variables ( Bilateral) was used to test for significance using the Mann-Whitney U test for continuous variables. The inventors then employed either the Mann-Whitney U test or the Wilcoxon Signed Rank test to determine the baseline for all relevant variables and for responders and non-responders. The change between end of treatment (EOT) and end of study (EOS) scores was examined. In order to estimate the degree of regeneration over time, we consider both the Generalized Estimating Equation and the mixed model approach for modeling repeated measures data, and the strong normality of GEE The latter was chosen on the assumption of (normality) and a relatively small number of cases. For these mixed models, we first modeled regeneration from baseline to the end of treatment, where time (weeks) was the independent variable. The inventors then modeled regeneration from the end of treatment to the end of the study to evaluate the maintenance of the observed effect, where time was again an independent variable. In both models, we identified compound symmetry as the initial covariance structure.

ALADINスコアの統計解析
レスポンダー及び非レスポンダー、レスポンダー及び正常コントロール並びに非レスポンダー及び正常コントロールにおけるCTL、IFN及びKRT ALADINスコアのそれぞれの間の可能性のある差異を検討するために、本発明者らは、Rにおけるcoinパッケージに実装されるようなウィルコクソン順位和検定(Wilcoxon Rank Sum tests)が続く、クラスカル・ワリス検定を使用して、3つの群の間の差異について試験した。次いで、本発明者らは、Rにおけるcoinパッケージに実装されるようなウィルコクソン符号順位検定を使用して、レスポンダーについて、ベースラインと12週におけるALADIN値との間の変化を検討した。本発明者らは、12週におけるレスポンダーと正常コントロールとの間の3つのスコアの差異について更に試験した。
Statistical analysis of ALADIN score In order to examine possible differences between CTL, IFN and KRT ALADIN scores in responders and non-responders, responders and normal controls and non-responders and normal controls, we We tested for differences between the three groups using the Kruskal-Wallis test followed by the Wilcoxon Rank Sum tests as implemented in the coin package in R. We then examined the change between the baseline and the ALADIN value at 12 weeks for the responder using the Wilcoxon sign rank test as implemented in the coin package in R. We further tested for a three-score difference between responders and normal controls at 12 weeks.

ALADINスコアは、平均CTL、IFN及びKRTスコアがゼロに等しくなるように定義され、平均全体(全患者)スコア、レスポンダーのみのスコア、及び非レスポンダーのみのスコアをもたらし、これらの平均差及び通常のコントロールに対応する。統計的に有意な差異は、ベースラインにおける全体スコア対正常コントロールの間ではCTL(p<0.0002)、IFN(p<0.005)及びKRT(p<0.0002)スコアにおいて観察され、ベースラインにおけるレスポンダーのみ対正常コントロールの間ではCTL(p<0.0004)、IFN(p<0.0004)、及びKRT(p<0.004)において観察され;12週における全体スコア対正常コントロールの間ではCTL(p<0.04)及びIFN(p<0.0004)において観察され;また、
レスポンダーのみ対正常コントロールとの間では、アルファ=0.05でKRT(p<0.0007)において観察された。ベースラインにおける全体対正常コントロールにおけるIFNスコアにおいて;又は、12週におけるレスポンダーのみ対正常コントロールにおけるCTL及びIFNスコアにおいて、統計学的に有意な差は観察されなかった。3つのALADINスコアのいずれにおいても、ベースラインにおける非レスポンダーと正常コントロールとの間に統計学的に有意な差は観察されなかった。
The ALADIN score is defined such that the average CTL, IFN, and KRT scores are equal to zero, resulting in an average overall (all patients) score, responder-only score, and non-responder-only score, and the difference between these average and normal Corresponds to the control. Statistically significant differences were observed in the CTL (p <0.0002), IFN (p <0.005) and KRT (p <0.0002) scores between the overall score at baseline versus normal controls, Responder only at baseline vs. normal control was observed in CTL (p <0.0004), IFN (p <0.0004), and KRT (p <0.004); overall score vs. normal control at 12 weeks Between CTL (p <0.04) and IFN (p <0.0004);
Between responder only vs normal control, alpha = 0.05 was observed in KRT (p <0.0007). No statistically significant differences were observed in IFN scores in baseline versus normal controls at baseline; or in responder-only vs. CTL and IFN scores in normal controls at 12 weeks. No statistically significant difference was observed between nonresponders at baseline and normal controls in any of the three ALADIN scores.

ベースラインと12週との間で、個別の患者におけるALADINスコアの変化が評価された。統計的に有意な差は、全体のベースラインと12週目との間でCTL及びIFNスコアにおいて観察され、KRTスコアは限界的有意性(marginal significance)(α=0.05)に到達しつつあった。CTLスコアは8.30から1.51に低下し(p<0.004)、IFNスコアは31.08から−0.37に低下し(p<0.004)、KRTスコアは−39.36から−15.02に増加した(p=0.054)。レスポンダーのみの間では、CTLスコアは9.37から1.6に低下し(p<0.008)、IFNスコアは38.37から0.24に低下し(p<0.008)、KRTスコアは−37.84から−15.42に増加した(p=0.039)。統計的に有意な差は、レスポンダーと非レスポンダーとの間で、ベースラインにおけるCTL及びIFNスコアにおいて観察された(平均スコア差=−5.91及び40.11、それぞれp<0.036及び0.036)が、KRTスコアにおいては観察されなかった
(平均スコア差=−19.74、p=0.22)。
Between baseline and 12 weeks, changes in ALADIN scores in individual patients were evaluated. Statistically significant differences are observed in CTL and IFN scores between the overall baseline and week 12, with KRT scores reaching marginal significance (α = 0.05) there were. The CTL score decreased from 8.30 to 1.51 (p <0.004), the IFN score decreased from 31.08 to −0.37 (p <0.004), and the KRT score was −39.36. To -15.02 (p = 0.054). Among responders only, the CTL score decreased from 9.37 to 1.6 (p <0.008), the IFN score decreased from 38.37 to 0.24 (p <0.008), and the KRT score Increased from -37.84 to -15.42 (p = 0.039). Statistically significant differences were observed between responders and non-responders in CTL and IFN scores at baseline (mean score differences = -5.91 and 40.11, p <0.036 and 0, respectively) 0.036) was not observed in the KRT score (mean score difference = −19.74, p = 0.22).

結果
有効性
本研究は、中程度/重度のAAの処置において20mgPO、毎日2回のルキソリチニブ(Jakafi,Incyte Pharmaceuticals)を調査するためのオープンラベル臨床試験であった。全ての患者は、3〜6ヶ月間にわたったルキソリチニブを受け、処置応答耐久性を評価するための3ヶ月の観察フェーズが続いた。
Results Efficacy This study was an open-label clinical trial to investigate 20 mg PO, twice daily luxolitinib (Jakafi, Incyte Pharmaceuticals) in the treatment of moderate / severe AA. All patients received ruxolitinib for 3-6 months followed by a 3-month observation phase to assess treatment response endurance.

12人の患者のうちの9人(75%)が、有意な毛髪の再生を有し、少なくとも50%の再生の主要な予後を達成した。65.8±28.0%の平均ベースラインSALTスコアは、3ヶ月で24.8±22.9%のスコアに、6ヶ月の処置の終了時で7.3±13.5%に低下した(p<0.004)。1つの群として、レスポンダーはベースラインから脱毛の92%の減少を示し(図18及び図19)、9人のレスポンダーのうちの7人が処置の終了時までに95%以上の再生を達成した。   Nine of the 12 patients (75%) had significant hair regeneration and achieved a major prognosis of at least 50% regeneration. The average baseline SALT score of 65.8 ± 28.0% dropped to a score of 24.8 ± 22.9% at 3 months and 7.3 ± 13.5% at the end of 6 months of treatment (P <0.004). As one group, responders showed a 92% reduction in hair loss from baseline (FIGS. 18 and 19) and 7 out of 9 responders achieved more than 95% regeneration by the end of treatment. .

再生は、研究投薬か開始された後4週間後すぐにレスポンダーに見られ、主に灰色の毛髪の再生を示し、白斑を併発した1人の患者(被験者4)を除いて、色素性末端毛からなる再生の可変性の微妙な斑状の領域として初期的に現れた。注目すべきは、この患者の白斑の領域もまた、ルキソリチニブ処置で改善することが認められた。全てのレスポンダーの毛髪の再生は、毎月の有意な増加で着実に増加し、12週の訪問までにレスポンダーの大半(9人中8人)が少なくとも50%の再生を達成することを結果としてもたらした。3ヶ月において再生の証拠を有する応答する患者は、被験者が95‐100%の再生を達成するか、又は6ヶ月の処置を完了するまで、処置を継続した。   Regeneration is seen in the responder 4 weeks after the start of study medication, showing mainly gray hair regeneration, with the exception of one patient (subject 4) who developed vitiligo, pigmented terminal hair It initially appeared as a subtle patchy region of variability in regeneration. Of note, the area of vitiligo in this patient was also observed to improve with ruxolitinib treatment. All responder hair regrowths steadily increased with a significant increase every month, resulting in the majority of responders (8 out of 9) achieving at least 50% regrowth by the 12-week visit. It was. Responding patients with evidence of regeneration at 3 months continued treatment until the subject achieved 95-100% regeneration or completed 6 months of treatment.

応答の耐久性は、処置から3ヶ月のフォローアップ期間内に評価された。9人のレスポンダーのうちの3人は、ルキソリチニブ投与中止に続いて3週で脱落の開始を認め、投薬から12週で有意な脱毛を有した(図21);しかしながら、脱毛はベースラインレベルに達しなかった(図18)。9人のレスポンダーのうちの6人が軽度の脱落増加を報告した。   Response endurance was assessed within a 3-month follow-up period from treatment. Three of the nine responders observed the onset of shedding at 3 weeks following discontinuation of ruxolitinib and had significant hair loss at 12 weeks after dosing (Figure 21); however, hair loss was at baseline levels Did not reach (FIG. 18). Six of the nine responders reported a slight increase in dropout.

バイオマーカー及び臨床相関的研究
遺伝子発現プロファイリングは、ベースラインにおいて、12週の処置に続いて採取された皮膚生検に対して実行され、処置過程の早期に追加的、選択的な生検が実行された。ベースラインの頭皮サンプルは、罹患していない患者から採取したサンプルに比較された場合に、別個の(distinct)遺伝子発現プロファイルを示した(図20A)。ルキソリチニブ処置に続いて、AA患者頭皮サンプルは、ベースラインAAサンプルよりも健常コントロール頭皮サンプルに、より密接に集まり、AA病原性応答の全体的な正常化を示した(図20B)。インターフェロン(IFN)、細胞傷害性Tリンパ球(CTL)、及び毛髪ケラチン(KRT)シグニチャに帰する遺伝子発現プロファイルは、AA病原性炎症応答及び毛髪の再生の要約指標である、三変量円形脱毛症疾患活動指標(ALADIN、図20C)で評価された。重要なことに、最終的なAAレスポンダーは、ベースラインにおいてALADINマトリックス上に一緒に集まり、高いIFN及びCTLスコアを共有した(図20C、図20D)。
Biomarkers and clinical correlation studies Gene expression profiling is performed at baseline on skin biopsies taken following 12 weeks of treatment, and additional, selective biopsies are performed early in the course of treatment. It was done. Baseline scalp samples showed distinct gene expression profiles when compared to samples taken from unaffected patients (FIG. 20A). Following ruxolitinib treatment, AA patient scalp samples gathered more closely in healthy control scalp samples than baseline AA samples, indicating an overall normalization of the AA pathogenic response (FIG. 20B). Gene expression profiles attributed to interferon (IFN), cytotoxic T lymphocyte (CTL), and hair keratin (KRT) signatures are trivariate alopecia areata, a summary indicator of AA pathogenic inflammatory responses and hair regeneration The disease activity index (ALADIN, FIG. 20C) was evaluated. Importantly, the final AA responders gathered together on the ALADIN matrix at baseline and shared high IFN and CTL scores (FIGS. 20C, 20D).

注目すべきことに、最終的なAA非レスポンダーからのベースラインサンプルは、正常コントロールサンプルと統計的に異ならない、比較的低いIFN及びCTLスコアを示した(図20D、図20E)。その上に、記述されたようなルキソリチニブ処置に関するAA患者のコホートにおいて、CTL及びIFNシグニチャスコアは、ベースラインにおいて最終的なレスポンダー及び非レスポンダーを区別することができた(CTL及びIFNスコアについて、それぞれp<0.036及びp<0.036)。   Of note, baseline samples from the final AA non-responder showed relatively low IFN and CTL scores that were not statistically different from normal control samples (FIGS. 20D, 20E). In addition, in a cohort of AA patients for ruxolitinib treatment as described, CTL and IFN signature scores were able to distinguish between final responders and non-responders at baseline (for CTL and IFN scores, respectively) p <0.036 and p <0.036).

処置の的確な活動(on-target activity)と一致して、応答する患者から12週間の処置に続いて採取された皮膚サンプルは、はるかに低いIFN及びCTLスコアを示し、ALADINマトリックス上の正常コントロール患者から採取された皮膚サンプルに、はるかに密接に集まった(図20D、図20E)。処置後生検における低下したIFN及びCTLスコアは、早くも処置の開始後2週間で明白であった(図22)。   Consistent with on-target activity, skin samples taken from responding patients following 12 weeks of treatment show much lower IFN and CTL scores, and normal controls on the ALADIN matrix Much closer gathered in skin samples taken from patients (FIGS. 20D, 20E). Decreased IFN and CTL scores in post-treatment biopsies were evident as early as 2 weeks after the start of treatment (FIG. 22).

有害事象
ルキソリチニブは、12人の患者全員において耐容性が良好であり、安全に投与された。深刻な有害作用はなく、治療の中止が要求される患者はいなかった。観察された有害作用はまれであり、(同じ患者における)3つの軽度の細菌性皮膚感染、7人の患者におけるURI/アレルギー症状の9回のエピソード、1例のUTI、1例の軽度の肺炎、軽度のGI症状、及び外科手技に続く1例の結膜出血を含んだ。1人の患者はヘモグロビン低下を発症し、用量変更により解決された。
Adverse events Luxolitinib was well tolerated and administered safely in all 12 patients. There were no serious adverse effects and no patients were required to discontinue treatment. Observed adverse effects are rare, 3 mild bacterial skin infections (in the same patient), 9 episodes of URI / allergic symptoms in 7 patients, 1 UTI, 1 mild pneumonia A mild GI symptom, and a conjunctival hemorrhage following a surgical procedure. One patient developed hemoglobin decline and was resolved by a dose change.

考察
この実証実験研究において、3から6ヶ月間、1日2回、20mgのルキソリチニブは、12人の患者のうち9人において有意な毛髪の再生を誘導し、AAの処置において、ルクスリチニブに対する全体で75%の応答率であった。対照的に、中等度から重度のAAを有する患者における予想される自然寛解率(処置なしでの毛髪の再生の発生)は、類似する被験者集団での2つの無作為化比較試験(randomized controlled trials)に基づいて12%未満である。最も重度の形態の脱毛症、AT/AU、でさえ応答し、自己免疫プロセスが病原的に活性なままであり、JAK阻害によって可逆的であることを示した。毛髪の再生は、レスポンダーにおいて1ヶ月以内に明らかであり、急速に進行した。応答は、9人のレスポンダーのうちの8人において6ヶ月の処置によってほぼ完了し、大多数のレスポンダーにおいて最大の臨床的寛解を誘導するために6ヶ月の治療が十分であることを示唆した。
Discussion In this empirical study, 20 mg of ruxolitinib twice daily for 3 to 6 months induced significant hair regeneration in 9 of 12 patients, and in the treatment of AA, overall against luxritinib The response rate was 75%. In contrast, the expected spontaneous remission rate (occurrence of hair regeneration without treatment) in patients with moderate to severe AA is shown in two randomized controlled trials in a similar population of subjects. ) Is less than 12%. Even the most severe form of alopecia, AT / AU, responded, indicating that the autoimmune process remains pathogenically active and is reversible by JAK inhibition. Hair regeneration was evident within one month in the responder and proceeded rapidly. The response was almost complete by 6 months of treatment in 8 out of 9 responders, suggesting that 6 months of treatment is sufficient to induce maximal clinical remission in the majority of responders.

この9ヶ月の研究において、ルキソリチニブは耐容性が良好であった。その他の点で健常なAA患者のこの小規模な研究における安全信号は、特に血液学的関連する有害事象がより頻繁であると理解される、骨髄増殖性疾患を有する患者におけるルキソリチニブについての従来の臨床経験と比較して優れており、乾癬患者の治療におけるトファシチニブの使用による所見と一致する。   In this 9-month study, ruxolitinib was well tolerated. The safety signal in this small study of otherwise healthy AA patients, especially in patients with myeloproliferative diseases where it is understood that hematologically related adverse events are more frequent, It is superior to clinical experience and is consistent with the findings from the use of tofacitinib in the treatment of patients with psoriasis.

ペアリングされたベースライン及び処置中の頭皮生検の転写プロファイリングは、機構的及び臨床的の両方で情報価値があった。レスポンダーからのベースライン皮膚サンプルは、高炎症性のALADIN IFN及びCTLスコアを有したが12週間の処置の後にほぼ正常化し、自己反応性CD8T細胞応答のJAK1/2i媒介性抑制を示す。事実、処置開始に続いて2週目という早期のALADINの正常化(図22)は、好ましい第12週の臨床予後を予測する可能性がある。逆に、非レスポンダーサンプルは、低いベースラインIFN/CTLスコアを示し、正常患者サンプルに対して比較的密接に集まっており、これらの非レスポンダーにおける脱毛の代替的な炎症性又は非炎症性の病因を示唆する(図23)。1人の非レスポンダーはAAとアンドロゲン性脱毛症の両方を有し、他の非レスポンダーの脱毛症は組織学的にAAと一致したが、この疾患のまれな拡散型であると思われ、最後の非レスポンダーは蛇行状脱毛AAパターンを示した。   Transcript profiling of paired baselines and scalp biopsies during treatment was both mechanistic and clinically informative. Baseline skin samples from responders had highly inflammatory ALADIN IFN and CTL scores, but almost normalized after 12 weeks of treatment, indicating JAK1 / 2i-mediated suppression of autoreactive CD8 T cell responses. In fact, early ALADIN normalization (FIG. 22) as early as 2 weeks following initiation of treatment may predict a favorable 12th week clinical prognosis. Conversely, non-responder samples show a low baseline IFN / CTL score and are relatively closely clustered with normal patient samples, an alternative inflammatory or non-inflammatory of hair loss in these non-responders Suggests etiology (Figure 23). One non-responder has both AA and androgenic alopecia, and the other non-responder alopecia was histologically consistent with AA, but appears to be a rare diffuse form of the disease. The non-responder showed a serpentine hair loss AA pattern.

最近の単一症例報告は、トファシチニブ、ルキソリチニブ、及びバリシチニブを含む他のJAKインヒビターを用いて処置されたAA患者における臨床応答を記載している。これらの実証実験データは、たとえ長期又はより重度の疾患の形態の患者においても、AAの根底にあるI型炎症応答の免疫病理学的可逆性を実証し、AAの処置のための経口及び/又は局所JAKインヒビターの臨床開発のための強力な理論的根拠を提供する。   A recent single case report describes the clinical response in AA patients treated with other JAK inhibitors including tofacitinib, ruxolitinib, and varicitinib. These empirical data demonstrate the immunopathological reversibility of the type I inflammatory response underlying AA, even in patients with long-term or more severe disease forms, and oral and / or for treatment of AA Or provide a strong rationale for the clinical development of topical JAK inhibitors.

6.5 実施例5
要約
癌などの複雑な疾患の研究では、生理学的挙動のネットワークベースの分子モデリングが非常に重要であることが証明されているが、これらのアプローチは、自己免疫などの相互作用する組織を含む状況(contexts)では大部分が未試験のままである。ここでは、円形脱毛症(AA)をモデルとして使用し、本発明者らは、自己免疫疾患における免疫細胞の動員に寄与する皮膚における生理学的挙動を特異的に分離するために、制御ネットワーク分析を適合させた。本発明者らは、IKZF1及びDLX4を主要制御因子(マスターレギュレーター)(MRs)として、皮膚特異的制御モジュールの畳み込みを解き(deconvolve)、同定するために、状況特異的(context-specific)制御ネットワークを使用する。これらのMRsは、3つの培養細胞株において生体外(インビトロ)でAA様の分子状態を誘導するのに十分であり、誘導されたNKG2D依存細胞傷害性をもたらす。この仕事は、自己免疫疾患における組織間の相互作用に寄与する分子挙動を区画化及び標的化するためのネットワークベースのアプローチの実現可能性を実証する。
6.5 Example 5
Summary Although research on complex diseases such as cancer has proved very important, network-based molecular modeling of physiological behaviors, these approaches involve situations involving interacting tissues such as autoimmunity. Most of the (contexts) remain untested. Here, alopecia areata (AA) is used as a model, and we have performed a control network analysis to specifically isolate physiological behaviors in the skin that contribute to immune cell mobilization in autoimmune diseases. Adapted. We use context-specific control networks to deconvolve and identify skin-specific control modules with IKZF1 and DLX4 as the main regulators (MRs). Is used. These MRs are sufficient to induce an AA-like molecular state in vitro (in vitro) in three cultured cell lines, resulting in induced NKG2D-dependent cytotoxicity. This work demonstrates the feasibility of a network-based approach to compartmentalize and target molecular behavior that contributes to tissue interactions in autoimmune diseases.

はじめに
逆行分析された制御ネットワークを使用したシステムレベルの分析は、癌やアルツハイマー病などの複雑な疾患の研究において大きな有望性を実証した新しい計算規範(computational discipline)である。このアプローチは、主要制御因子(MRs)によって制御される遺伝子のモジュール(疾患と関連する示差的に発現する遺伝子のサブセット)としての複雑な生理学的挙動のモデリングを可能にする。MRsは、標的モジュールを特異的に活性化又は抑制すると予測される転写因子(TFs)の最小限の数、及び、拡張によって、関連する生理学的挙動を表す。それらは、生理学的挙動を調節する分子「スイッチ」とみなすことができる。MRsの推論は、ARACNeのような計算アルゴリズムを使用した状況特異的な制御ネットワークの逆行分析を通じて可能になる。
Introduction System-level analysis using retrospectively analyzed control networks is a new computational discipline that has shown great promise in the study of complex diseases such as cancer and Alzheimer's disease. This approach allows the modeling of complex physiological behavior as a module of genes (a subset of differentially expressed genes associated with disease) controlled by key regulators (MRs). MRs represent the physiological behavior associated with the minimal number and expansion of transcription factors (TFs) that are predicted to specifically activate or repress target modules. They can be viewed as molecular “switches” that regulate physiological behavior. Inference of MRs is made possible through retrograde analysis of situation specific control networks using computational algorithms such as ARACNe.

これらのMRsは、生物学的に検証され、疾患の病理を支配する標的化可能な「ハブ」として働く。これらのアプローチは、癌などの疾患における細胞自律挙動の研究のために効果が高いと証明されている。グリア芽腫における間葉系形質転換及びB細胞リンパ腫又は乳癌における腫瘍発生、並びにアルツハイマー病の発病などの生理学的挙動は、比較的少数のMRsに機能的につながっており、これは次に患者のドライバー突然変異を推論するために使用され得る「ボトルネック」となるか、又は処置のための薬物スクリーニングの標的となる。   These MRs are biologically validated and serve as targetable “hubs” that govern the pathology of the disease. These approaches have proven to be highly effective for studying cell autonomous behavior in diseases such as cancer. Physiological behaviors such as mesenchymal transformation in glioblastoma and tumor development in B cell lymphoma or breast cancer, and the onset of Alzheimer's disease are functionally linked to a relatively small number of MRs, which in turn is It becomes a “bottleneck” that can be used to infer driver mutations, or a target for drug screening for treatment.

しかしながら、この種類の計算アプローチは、自己免疫疾患のような、異なる組織間の病原性で非細胞性の自律的相互作用を標的とするために実施され始めているのみである。特に、MRsを推論することは、制御ネットワークの生成の間になされる根本的な仮定のために、典型的なARACNeベースの分析を使用して直接行うことはできない:(1)使用されるサンプルは比較的純粋であるか、又は一つの根底にある転写ネットワークを表す;及び(2)データセットの根底にある分子挙動は定常状態で存在し、そのため各サンプルはネットワーク全体の中の制御依存性の「スナップショット」として扱われてもよい。特に異なる状況特異的な制御ネットワークを示す組織によって汚染されたサンプルは、制御予報(predictions)の精度を損ない得る。さらに、病態形成が2つの組織間の相互作用に依存する場合は、汚染遺伝子シグニチャとそれらを動員するが他の組織で発現される分子モジュールとの間のアーチファクト相関が常に存在するであろう。これは、2つの組織の混合物から生成された遺伝子発現データを解析する場合に、1つの組織又は他の組織に独占的なモジュールを明確に定義することを困難にする。   However, this type of computational approach is only beginning to be implemented to target pathogenic, non-cellular autonomous interactions between different tissues, such as autoimmune diseases. In particular, inferring MRs cannot be done directly using typical ARACNe-based analysis due to underlying assumptions made during control network generation: (1) Samples used Represents a relatively pure or one underlying transcriptional network; and (2) the molecular behavior underlying the data set exists in a steady state, so that each sample has control dependence within the entire network. May be treated as a “snapshot”. Samples that are contaminated by tissues that exhibit particularly different situation-specific control networks can compromise the accuracy of control predictions. Furthermore, if pathogenesis depends on the interaction between two tissues, there will always be an artifact correlation between contaminating gene signatures and molecular modules that mobilize them but are expressed in other tissues. This makes it difficult to clearly define a module that is exclusive to one tissue or the other when analyzing gene expression data generated from a mixture of two tissues.

円形脱毛症(AA)は、典型的には正常な皮膚には存在しない毛包及び頭皮皮膚に能動的に浸潤する細胞傷害性T細胞によって特徴付けられるので、そのような研究のために理想的なモデルを提供する。AAは、典型的に個別のランダムな斑状の毛髪の喪失として現れ、それは全頭皮(完全脱毛症)又は全身(汎発性脱毛症)に広がる可能性がある。以前の調査は、AAに免疫遺伝子を直接的に関係させており、それらの多くは1型糖尿病、セリアック病及び関節リウマチなどの他の自己免疫疾患と共有されている。以前の研究は、AAの皮膚の中への細胞傷害性CD8陽性、NKG2D陽性T細胞の浸潤を同定しており、AAの病理にはIFNガンマ依存性シグナル経路が関係しており、それは癌における免疫回避に伴ってしばしば途絶される(disrupted)。   Alopecia areata is ideal for such studies because it is characterized by cytotoxic follicles that actively infiltrate hair follicles and scalp skin that are typically absent from normal skin. The right model. AA typically manifests as the loss of individual random mottled hair, which can spread throughout the scalp (total alopecia) or systemic (generic alopecia). Previous studies have directly linked immune genes to AA, many of which are shared with other autoimmune diseases such as type 1 diabetes, celiac disease and rheumatoid arthritis. Previous studies have identified the invasion of cytotoxic CD8 positive, NKG2D positive T cells into the skin of AA, and the pathology of AA is associated with an IFN-gamma-dependent signaling pathway, which in cancer Often disrupted with immune evasion.

AAにおける頭皮皮膚のような、疾患に寄与する「終末器官(end organ)」(自己免疫攻撃を受ける組織)内に内因子が存在するかどうかを決定し、この分子成分を分析の主要な標的とするための仕事はほとんど行われていない。本発明者らは、頭皮皮膚の分子プロフィールの病原性変化が浸潤T細胞との相互作用を媒介する遺伝子を包含すると予期する。必然的に、MRsを同定することは、免疫動員を誘導するために十分なモジュールへの制御調節を与えるであろう。これを研究するために、本発明者らは、AA患者の混合シグニチャ遺伝子発現プロフィールの制御デコンボリューション(regulatory deconvolution)のために、状況特異的な制御ネットワークを活用する。この仕事の目標は、混合されたAA組織生検遺伝子発現データをAA病理及び浸潤動員の皮膚特異的モジュールに分離することができるフレームワークを開発することであった。   Determine whether intrinsic factors are present in “end organs” (tissues subject to autoimmune attack) that contribute to the disease, such as scalp skin in AA, and analyze this molecular component as the primary target for analysis There is little work to do. We expect that pathogenic changes in the molecular profile of the scalp skin include genes that mediate interaction with infiltrating T cells. Inevitably, identifying MRs will provide sufficient regulatory control to the module to induce immune recruitment. To study this, we utilize a situation-specific control network for regulatory deconvolution of the mixed signature gene expression profile of AA patients. The goal of this work was to develop a framework that could separate the mixed AA tissue biopsy gene expression data into skin-specific modules of AA pathology and infiltration mobilization.

本発明者らは、皮膚特異的ネットワークに正確にマッピングされない遺伝子をフィルタリングすることにより、頭皮皮膚における浸潤動員の遺伝子モジュールを含むAAの分子プロファイルを同定した。この頭皮皮膚シグニチャは、頭皮皮膚の2つのMRs:IKZF1及びDLX4の、浸潤への寄与のその後の同定を可能にした。これらの2つの遺伝子は、主要頭皮生検において発現され、独立した野生型細胞状況においてAA様分子シグニチャ及びNKG2D依存細胞傷害性を誘導するのに十分であり、免疫媒介細胞傷害性の直接遺伝的誘導を可能にする。   We have identified a molecular profile of AA containing a gene module for invasive mobilization in scalp skin by filtering genes that do not map correctly to the skin-specific network. This scalp skin signature allowed the subsequent identification of the two MRs of scalp skin: IKZF1 and DLX4 to contribute to invasion. These two genes are expressed in major scalp biopsies and are sufficient to induce AA-like molecular signatures and NKG2D-dependent cytotoxicity in an independent wild-type cellular context, direct genetics of immune-mediated cytotoxicity Enable guidance.

結果
AAにおける病原性発現シグニチャの初期定義は、局所的な頭皮皮膚及び浸潤免疫シグナルの存在を明らかにする
第1に、本発明者らは、AA患者をコントロールに比較してAAの分子表現(molecular representation)を生成する分子シグニチャを作成した。本発明者らは、34のユニークな生検サンプルの最初のコホートからの患者生検のマイクロアレイ研究の訓練セットを分析した:様々な臨床プレゼンテーションの21人のAA患者、及び13人の罹患していないコントロール。本発明者らは加えて、21人のAA患者のうちの12人について、患者適合性の(patient-matched)、非病変頭皮生検を行った。これらの34人の患者は、合計で96人の患者の2つのコホートのうちの最初のものとして集められ、その残りは検証研究のために蓄えられた。
Results The initial definition of pathogenic expression signatures in AA reveals the presence of local scalp skin and infiltrating immune signals. First, we compared the AA patients to the molecular expression of AA compared to controls ( A molecular signature that generates a molecular representation was created. We analyzed a training set of microarray studies of patient biopsies from the first cohort of 34 unique biopsy samples: 21 AA patients in various clinical presentations, and 13 affected No control. In addition, we performed patient-matched, non-lesional scalp biopsies for 12 of 21 AA patients. These 34 patients were collected as the first of two cohorts of 96 patients in total, and the rest were saved for validation studies.

本発明者らは、2つの個別の臨床プレゼンテーション、斑状AA(AAP)並びに完全及び汎発性(AT/AU)の患者を全て、罹患していないコントロールに対して比較することにより全体的な遺伝子発現シグニチャを作成した。脱毛などの浸潤の二次的影響と関連するシグニチャにおけるアーチファクトを説明するために、次いで本発明者らは、患者適合性の病変(脱毛を伴う症候性の皮膚)サンプル及び非病変(毛髪を持つ非症候性の皮膚)サンプルのセットに対する、この遺伝子シグニチャを使用した階層的クラスタリングを実行した。この分析は、これらのサンプルの間で差次的に発現された遺伝子クラスタ、並びに、病変サンプル及び非病変サンプルにわたって全身的に同等(systemically equivalent)であった遺伝子クラスタを同定した。本発明者らは続いて、第1の発現セットから、病変対非病変の状態と相関するクラスタに分類された任意の遺伝子を除去した。これは主に、ケラチン及びケラチン関連タンパク質のかなりの数(ただし全てではない)をシグニチャから除去した。   We have compared the global gene by comparing two separate clinical presentations, mottled AA (AAP) and complete and generalized (AT / AU) patients to unaffected controls. An expression signature was created. To account for signature artifacts associated with secondary effects of invasion, such as hair loss, we next looked at patient-compatible lesions (symptomatic skin with hair loss) samples and non-lesions (with hair) Hierarchical clustering using this gene signature was performed on a set of nonsyndromic skin) samples. This analysis identified gene clusters that were differentially expressed between these samples, as well as gene clusters that were systemically equivalent across lesioned and non-lesioned samples. We subsequently removed from the first expression set any genes classified into clusters that correlate with lesion versus non-lesion status. This mainly removed a significant number (but not all) of keratin and keratin related proteins from the signature.

結果として得られる遺伝子発現シグニチャである円形脱毛症遺伝子シグニチャ(AAGS)は、合計136個のユニークな遺伝子から成り(表A)、全訓練コホートを、コントロール及び疾患状態に対応する2つの適切なスーパークラスタにクラスタ化するために十分な情報を提供した(図24A)。同時発現によってこれらの遺伝子をクラスタ化することはまた、疾患状態において上方制御された遺伝子において、同時発現のより大きな多様性を伴い、2つの個別の遺伝子のモジュールを明らかにした(図24B)。罹患した患者と罹患していない患者との間で差次的に発現された遺伝子の定性的尺度として、本発明者らは、機能予測エンリッチメント(functional annotation enrichments)についてそれらを分析した。この分析は、罹患した患者サンプルにおけるHLA遺伝子、免疫応答要素、並びに炎症及び細胞死経路遺伝子発現の存在を明らかにした(図24C)。AAGSの2つの最も有意なスーパークラスタは、膜貫通シグナルペプチド(p=2.8×10−11)及び分泌型細胞間シグナルペプチド(p=2.1×10−10)であった。予想されるように、このリストはまた、AA及び自己免疫疾患に関連するいくつかの抗原提示要素及び免疫応答要素も含む(図30)。これらの結果は、AA提示細胞において複数の生物学的プロセスの有意な変化があることを示す。本発明者らは、これらの遺伝子のいくつかのサブセットが頭皮皮膚から生じ、浸潤動員を誘導するために要求されると推論する。   The resulting gene expression signature, alopecia areata gene signature (AAGS), consists of a total of 136 unique genes (Table A), and the entire training cohort is divided into two suitable supers corresponding to the control and disease states. Sufficient information was provided to cluster into clusters (FIG. 24A). Clustering these genes by co-expression also revealed a module of two separate genes, with greater diversity of co-expression in genes up-regulated in disease states (FIG. 24B). As a qualitative measure of genes differentially expressed between affected and unaffected patients, we analyzed them for functional annotation enrichments. This analysis revealed the presence of HLA genes, immune response elements, and inflammation and cell death pathway gene expression in affected patient samples (FIG. 24C). The two most significant superclusters of AAGS were the transmembrane signal peptide (p = 2.8 × 10-11) and the secreted intercellular signal peptide (p = 2.1 × 10-10). As expected, this list also includes several antigen presenting elements and immune response elements associated with AA and autoimmune diseases (FIG. 30). These results indicate that there are significant changes in multiple biological processes in AA presenting cells. We infer that several subsets of these genes arise from the scalp skin and are required to induce invasive mobilization.

予めフィルタリングされなければならない;さもなければ、それらが皮膚特異的分子プログラムの同定を混乱させる可能性がある、浸潤性免疫細胞に由来する免疫関連遺伝子についての有意な証拠もある。免疫細胞又は免疫応答と関連する遺伝子マーカーは、CD8a、CXCL9/10及びCCL5/18/20/26を含むAAGSの一部として検出された。一次患者の生検サンプルにおいて、AAに寄与する皮膚特異的分子挙動を定義することは、AA皮膚サンプルにおける浸潤性T細胞及び二次応答経路の存在のために困難な作業である。   There must also be pre-filtering; otherwise there is significant evidence for immune-related genes derived from infiltrating immune cells that may disrupt the identification of skin-specific molecular programs. Genetic markers associated with immune cells or immune responses were detected as part of AAGS including CD8a, CXCL9 / 10 and CCL5 / 18/20/26. Defining skin-specific molecular behaviors that contribute to AA in primary patient biopsy samples is a difficult task due to the presence of infiltrating T cells and secondary response pathways in AA skin samples.

AAGSの皮膚及び免疫シグニチャを制御モジュールにデコンボルブするための制御ネットワークの活用
疾患シグニチャの明確な定義により、本発明者らは、AAGSの皮膚分子プログラムを、浸潤性免疫細胞に由来する分子プログラムから、全身的で偏りのない様式でデコンボルブしようとした。先験的知識及び潜在的にあいまいな予測に依存するGO経路エンリッチメント又は他の予測ベースの方法を使用するよりはむしろ、本発明者らは代わりに、皮膚特異的な制御ネットワークにマッピングされることができない遺伝子を同定することによって本発明者らは非皮膚(免疫浸潤)遺伝子発現をフィルタリングすることができるという仮説の下で、推論される制御ネットワークを利用する。
Utilizing a control network to deconvolute AAGS skin and immune signatures into control modules With a clear definition of disease signatures, we have changed the AAGS skin molecular program from molecular programs derived from infiltrating immune cells, Attempted to deconvolve in a general and unbiased manner. Rather than using GO pathway enrichment or other prediction-based methods that rely on a priori knowledge and potentially ambiguous predictions, we instead map to a skin-specific control network By identifying genes that cannot, we make use of inferred regulatory networks under the hypothesis that non-skin (immune infiltration) gene expression can be filtered.

頭皮皮膚の転写制御ネットワークは、ARACNeアルゴリズム及び関連するソフトウェアスイート(実験手順を参照)を使用して生成された。具体的には、ネットワークを生成するために、本発明者らは、正常(罹患していない)全皮膚生検、並びに、T細胞浸潤をほとんど又は全く含まない、一次培養真皮線維芽細胞及び真皮乳頭細胞のいくつかのサンプルからなる、106の一次頭皮皮膚サンプルのコホートを含めた。このネットワークは、非浸潤皮膚由来組織における制御ネットワークを表し、図25に詳しく示されるように2つの主要なステップにおいて起こるデコンボリューションの基礎として働く。   A scalp skin transcriptional control network was generated using the ARACNe algorithm and associated software suite (see Experimental Procedures). Specifically, to generate a network, we have normal (unaffected) whole skin biopsy and primary cultured dermal fibroblasts and dermis that contain little or no T cell infiltration. A cohort of 106 primary scalp skin samples consisting of several samples of papillary cells was included. This network represents a control network in non-invasive skin-derived tissue and serves as the basis for deconvolution that occurs in two major steps as detailed in FIG.

制御モジュールのデコンボリューションのために、AAGS中の遺伝子は、制御ネットワークに直接マッピングされる(図25A;詳細は実験手順を参照)。AAGS中の遺伝子は、皮膚ARACNeネットワーク(赤色、実線のエッジ)の制御ロジックを使用して、それとTFとの間に直接的な調節相互作用がある場合にのみ保持される。ユニークに浸潤性免疫細胞から由来する遺伝子は、ARACNeネットワークに有意な表現を持たず、続いて皮膚についてのAAGS(黒色、点線のエッジ)から除去され、免疫遺伝子シグニチャ(IGS)に加えられる。   For deconvolution of the control module, the genes in AAGS are mapped directly to the control network (FIG. 25A; see experimental procedure for details). Genes in AAGS are only retained if there is a direct regulatory interaction between it and TF using the control logic of the cutaneous ARACN network (red, solid line edges). Genes uniquely derived from infiltrating immune cells have no significant expression in the ARACNe network and are subsequently removed from the AAGS (black, dotted edge) for the skin and added to the immune gene signature (IGS).

IGSは、癌免疫浸潤を特徴付ける以前の仕事から適応された「陰性コントロール」シグニチャとして使用された。そのシグニチャは、T細胞、B細胞、肥満細胞及びマクロファージを含む各免疫細胞型において特異的に発現する遺伝子のセットとして定義された。このステップは、非浸潤制御ネットワーク(AAGS)によって制御が説明され得るそれらの遺伝子を、できないもの(IGS)から分離することによって、AAGS及びIGSを反復的に再定義する。拡張によって、本発明者らは、正確な皮膚特異的レギュロン(regulons)を生成するために、皮膚遺伝子発現において、フィルタリングされたAAGSが十分にエンリッチされることを予想した。   IGS was used as a “negative control” signature adapted from previous work characterizing cancer immune invasion. The signature was defined as a set of genes that are specifically expressed in each immune cell type including T cells, B cells, mast cells and macrophages. This step iteratively redefines AAGS and IGS by separating those genes whose control can be explained by a non-invasive control network (AAGS) from those that cannot (IGS). By extension, we anticipated that filtered AAGS would be sufficiently enriched in skin gene expression to produce accurate skin-specific regulons.

図25Bに示されるように、皮膚特異的制御ネットワークを通過させられた場合に、AAGSから13個の浸潤特異的遺伝子が除去された(全シグニチャの9.5%)。これらの遺伝子は、表Aにも列挙されている。これは、2つの相互に排他的な遺伝子モジュール(重複遺伝子なし、p=1.77×10−4)、AAGS及びIGSをもたらした。続く経路エンリッチメント分析は、「T細胞活性化」及び「免疫応答」カテゴリーの統計的エンリッチメントの喪失を更に確認し、一方では既知の皮膚免疫応答要素(HLA遺伝子など)を含む他のクラスタを保持した。これは、終末器官に開始される免疫動員及び免疫応答を含む、本発明者らがAA病理に関連する全ての終末器官プログラムを表すと解釈する、AAGS中の合計123の遺伝子を残した(表A、星印項目)。   As shown in FIG. 25B, 13 invasion-specific genes were removed from AAGS when passed through a skin-specific control network (9.5% of all signatures). These genes are also listed in Table A. This resulted in two mutually exclusive gene modules (no duplicate genes, p = 1.77 × 10 −4), AAGS and IGS. Subsequent pathway enrichment analysis further confirms the loss of statistical enrichment in the “T cell activation” and “immune response” categories, while other clusters containing known skin immune response elements (such as HLA genes). Retained. This left a total of 123 genes in AAGS that we interpret as representing all end organ programs associated with AA pathology, including immune mobilization initiated in end organs and immune responses (Table 1). A, star item).

本発明者らは、免疫細胞(例えば、CD8a)に関連する注釈と、免疫応答遺伝子(例えば、HLA)に関連する注釈とを区別したことに留意されたい。前者は、皮膚の制御ネットワークに表されていない制御ネットワークによって除去される。後者は、皮膚における応答要素を表し、疾患の病理に関連するので、発明者が保持しようとするシグニチャ遺伝子である。   Note that we have differentiated between annotations associated with immune cells (eg, CD8a) and annotations associated with immune response genes (eg, HLA). The former is removed by a control network that is not represented in the skin control network. The latter represents a response element in the skin and is associated with the pathology of the disease, so it is a signature gene that the inventor intends to retain.

フィルタリングされたAAGSをクラスタ化することは、罹患していない患者(図25B、第2)からAA疾患状態(図25B、第3図)への移行を定義する2つの別個の分子モジュールを明らかにした。各ノードはシグニチャ内の遺伝子を表し、そのサイズは各状態における相対的な発現を表す(より大きいことは、より高い発現を意味する)。本発明者らは、これらの遺伝子群を標識した:(1)疾患状態に移行するときに発現が増大する遺伝子、及び(2)上記の移行において発現が失われる遺伝子。このフィルタリングされたAAGSは、終末器官特異的遺伝子モジュールを反映し、MR解析への入力として働く。   Clustering filtered AAGS reveals two distinct molecular modules that define the transition from an unaffected patient (FIG. 25B, second) to an AA disease state (FIG. 25B, FIG. 3) did. Each node represents a gene within the signature, and its size represents the relative expression in each state (larger means higher expression). We have labeled these gene groups: (1) genes whose expression increases when transitioning to a disease state, and (2) genes whose expression is lost in the transition described above. This filtered AAGS reflects the end organ-specific gene module and serves as an input to the MR analysis.

IKZF1及びDLX4は、皮膚AAGS及び、拡張によって、浸潤動員のMRである
次のステップは、終末器官特異的MRsを同定する上で最も重要である。本発明者らは、頭皮皮膚制御ネットワーク(図25C、第1、赤色の輪郭線)を使用して、デコンボルブされたAAGS及びIGSの両方について、独立かつ並列にMR分析を実行した。皮膚に表される調節相互作用のみを使用して、本発明者らは、デコンボルブされたAAGS(赤色の矢印)について最も高い特異性を有した転写制御因子を同定し、IGS(黒色の矢印)についての分析を繰り返した。このステップは、遺伝子発現の直接的なカバレッジとは対照的に、頭皮皮膚における制御ロジックに関してAAGSをIGSに対して比較する。この分析は、皮膚に特異的な分子制御ネットワークを使用して、いずれのTFsがデコンボルブされたAAGSのための(IGSのためではない)最良の候補であるかを評価する。本発明者らは、AAGSカバレッジにおいて有意であり、IGSカバレッジにとって有意でない両方の候補のみを保持することによって、皮膚特異的候補MRsを同定する。
IKZF1 and DLX4 are MR of invasive mobilization by cutaneous AAGS and dilatation The next step is most important in identifying end organ-specific MRs. We performed MR analysis independently and in parallel for both deconvolved AAGS and IGS using the scalp skin control network (FIG. 25C, first, red outline). Using only the regulatory interactions expressed in the skin, we identified the transcriptional regulator with the highest specificity for deconvolved AAGS (red arrow) and IGS (black arrow) The analysis was repeated. This step compares AAGS to IGS for control logic in the scalp skin, as opposed to direct coverage of gene expression. This analysis uses skin-specific molecular control networks to assess which TFs are the best candidates for deconvolved AAGS (not for IGS). We identify skin-specific candidate MRs by retaining only those candidates that are significant in AAGS coverage and not significant in IGS coverage.

特異的にAAGSのために有意な候補MRsのうちで、本発明者らは、AAGSのカバレッジを最大化するために必要とされる制御因子の最小限の数を同定するために貪欲ソート(greedy sort)を採用した。本発明者らは、2つのMRsがAAGSの>60%をカバーするために十分であったことを見出した:IKZF1及びDLX4。任意の追加的な候補は、統計的に有意でないマージン(<5%)でカバレッジを押し上げた。本発明者らは、最大のAAGS忠実度(発現シグニチャの最も忠実な再現)及び効率(必要な最小の制御因子)は、これら2つの遺伝子(IKZF1p=4.17×10−4及びDLX4p=4.8×10−10、FDR修正)を通じて達成され得ると結論する。   Of the candidate MRs that are specifically significant for AAGS, we have identified a greedy sort (greedy) to identify the minimal number of regulators needed to maximize AAGS coverage. sort) was adopted. We found that two MRs were sufficient to cover> 60% of AAGS: IKZF1 and DLX4. Any additional candidates boosted coverage with a statistically insignificant margin (<5%). We found that the maximum AAGS fidelity (most faithful reproduction of expression signature) and efficiency (minimum regulator required) were these two genes (IKZF1p = 4.17 × 10 −4 and DLX4p = 4). Conclude that it can be achieved through (.8x10-10, FDR modification).

IGSモジュールについて実施された同等のMR分析は、頭皮皮膚制御ネットワークを使用して統計的に有意又は意義のあるMRsを生成できなかった。具体的には、AAGS、IKZF1及びDLX4のための最良の候補は、統計的に無関係まで落ちる(それぞれ第1及び第2から第159及び第210まで低下する、FDR=1)(図25C、IGS.FDR)。デコンボリューションを用いずにAAGSについてMR分析を行うことは、MRに正確にマッピングされ得ず、それにも関わらず分析におけるエンリッチメントには不利になるシグニチャ中の混入遺伝子の存在により、(p値及びシグニチャカバレッジの両方において)典型的に期待される閾値でMR候補を生成することができない。   An equivalent MR analysis performed on the IGS module failed to generate statistically significant or meaningful MRs using the scalp skin control network. Specifically, the best candidates for AAGS, IKZF1 and DLX4 fall statistically irrelevant (falling from 1st and 2nd to 159th and 210th respectively, FDR = 1) (FIG. 25C, IGS .FDR). Performing MR analysis on AAGS without deconvolution cannot be accurately mapped to MR, but nevertheless due to the presence of contaminating genes in the signature that are detrimental to enrichment in the analysis (p-value and MR candidates cannot be generated with typically expected thresholds (in both signature coverage).

これらの2つの候補は、この方法を使用して離れてデコンボルブされた(deconvolved away)如何なる免疫特異的制御モジュールからも別個の、特定の組織状況(頭皮皮膚)由来の調節相互作用を使用してAAGSを再現するために要求される制御因子の最小の数を表す。したがって、IKZF1及びDLX4は、AA病態形成に寄与する頭皮皮膚における遺伝制御モジュールを表し(図25C、最後)、AA様の様式で浸潤動員を誘導するために十分であり得る。   These two candidates use regulatory interactions from a specific tissue context (scalp skin) that are separate from any immune-specific control module that is deconvolved away using this method. Represents the minimum number of control factors required to reproduce AAGS. Thus, IKZF1 and DLX4 represent genetic control modules in the scalp skin that contribute to AA pathogenesis (FIG. 25C, last) and may be sufficient to induce invasion mobilization in an AA-like manner.

それが免疫系の外側の細胞において役割を有し得ることは前例がないことはないものの、IKZF1はよく確立されたT細胞分化因子であるため、IKZF1の同定は予想外であった。しかしながら、この分析は、IKZF1のようなMRがAA病態形成に寄与するT細胞に何の役割も持たないことを意味せず、むしろ、IKZF1は頭皮皮膚において追加的に機能して組織間の相互作用を媒介するという有意な証拠があることを留意することは重要である。   Although it has never been unprecedented that it may have a role in cells outside the immune system, identification of IKZF1 was unexpected because IKZF1 is a well-established T cell differentiation factor. However, this analysis does not imply that MRs like IKZF1 have no role in T cells that contribute to AA pathogenesis; rather, IKZF1 functions additionally in the scalp skin and interacts between tissues. It is important to note that there is significant evidence to mediate the action.

IKZF1及びDLX4の発現は、正常な毛嚢胞乳頭及びヒトケラチノサイトにおいてAAGS様シグニチャを誘導する
機能的研究によるMR予報を検証するために、本発明者らは、皮膚由来細胞株及び培養細胞においてIKZF1及びDLX4を外因的に過剰発現させ、AAGSの発現に影響することにおける十分性を試験した。本発明者らは、培養細胞における外因性発現のためにDLX4及びIKZF1の2つのアイソフォームをクローン化した。活性IKZF1アイソフォームは研究の実験アームとして働き、一方でDNA結合ドメインを欠くアイソフォームは陰性コントロール(IKZF1δ)として含められた。本発明者らは、培養初代ヒト毛嚢胞乳頭(huDP)及びヒトケラチノサイト(HK)においてこれらの遺伝子を発現させた。この実験系は、我々が、2つの別個であるが関連する仮説を直接的に試験することを可能にした:(1)IKZF1及びDLX4は、免疫細胞のAA様動員を誘導することができる、(2)それらは、(免疫浸潤物ではなく)皮膚における発現を通じて、それを行う。
Expression of IKZF1 and DLX4 induces AAGS-like signatures in normal hair follicle papilla and human keratinocytes To validate MR predictions from functional studies, we have determined that IKZF1 and IKZF1 and The sufficiency in overexpressing DLX4 exogenously and affecting the expression of AAGS was tested. We cloned two isoforms, DLX4 and IKZF1, for exogenous expression in cultured cells. The active IKZF1 isoform served as the experimental arm of the study, while the isoform lacking the DNA binding domain was included as a negative control (IKZF1δ). The inventors expressed these genes in cultured primary human hair follicle papilla (huDP) and human keratinocytes (HK). This experimental system allowed us to directly test two separate but related hypotheses: (1) IKZF1 and DLX4 can induce AA-like recruitment of immune cells, (2) They do it through expression in the skin (not immune infiltrates).

本発明者らは、両方の細胞型にわたるIKZF1及びDLX4形質移入(transfections)において、同じ方向に有意に差次的に発現された遺伝子のセットを同定した。これらの転写産物に基づく全てのサンプルの無監督階層的クラスタリングは、IKZF1δ及びRFP(赤色蛍光タンパク質)コントロールからのIKZF1及びDLX4形質移入のきれいな共分離(co-segregation)を明らかにする(図26A)。その上に、本発明者らは、これらのスーパーグループ内のサブクラスタリングは使用された細胞型に基づいて偏っていない(HKはHKとクラスタ化せず、DPはDPとクラスタ化しなかった)ことを観察し、本発明者らがMR過剰発現の状況非依存性の効果を同定したことを支持する。興味深いことに、本発明者らは、DLX4形質移入がIKZF1転写物及びタンパク質のレベルの上昇をもたらしたのに対し、IKZF1形質移入はDLX4発現に影響しないことを観察した(図26B及び図26C)。   We identified a set of genes that were significantly differentially expressed in the same direction in IKZF1 and DLX4 transfections across both cell types. Unsupervised hierarchical clustering of all samples based on these transcripts reveals clean co-segregation of IKZF1 and DLX4 transfections from IKZF1δ and RFP (red fluorescent protein) controls (FIG. 26A). . In addition, we found that subclustering within these supergroups was not biased based on the cell type used (HK did not cluster with HK and DP did not cluster with DP). And support that we have identified a situation-independent effect of MR overexpression. Interestingly, we observed that DLX4 transfection resulted in increased levels of IKZF1 transcripts and proteins, whereas IKZF1 transfection did not affect DLX4 expression (FIGS. 26B and 26C). .

続いて本発明者らは、遺伝子セット濃縮分析(GSEA)を使用して、AAGS遺伝子を濃縮について発現データを調べた。本発明者らは、IKZF1形質移入対RFPコントロール及びDLX4形質移入対RFPコントロールを比較する、2つの差次的遺伝子発現研究を実行した。結果は、そのMRsの異所性発現の後に、AAGSの誘導において有意なエンリッチメントが続くことを示す(IKZF1p=0.012及びDLX4p=2.08×10−4;図26D及び図26E)。   Subsequently, the inventors examined expression data for enrichment of AAGS genes using gene set enrichment analysis (GSEA). We performed two differential gene expression studies comparing IKZF1 transfection versus RFP control and DLX4 transfection versus RFP control. The results show that ectopic expression of the MRs is followed by significant enrichment in the induction of AAGS (IKZF1p = 0.122 and DLX4p = 2.08 × 10-4; FIGS. 26D and 26E).

IKZF1及びDLX4の発現は、正常な培養皮膚においてNKG2D媒介細胞傷害性を誘導するために十分である
IKZF1及びDLX4の過剰発現は、これら2つの遺伝子が、HK及びhuDPに適用された場合にAAGSを媒介することができるMRsであることを示唆する。しかしながら、自己免疫及び免疫浸潤に対するこれらのMRの機能的関連性は、それらの発現が標的化された自己免疫応答を誘導するために十分であるかどうかである。これを生体外(ex vivo)で調査するために、本発明者らは、末梢血単核球(PBMCs)に曝露された場合のHK細胞及びhuDP細胞における細胞傷害性細胞死のレベルを測定する実験を実行した。
IKZF1 and DLX4 expression is sufficient to induce NKG2D-mediated cytotoxicity in normal cultured skin. It suggests that MRs can mediate. However, the functional relevance of these MRs to autoimmunity and immune invasion is whether their expression is sufficient to induce a targeted autoimmune response. To investigate this ex vivo, we measure the level of cytotoxic cell death in HK and huDP cells when exposed to peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). The experiment was performed.

本発明者らは、4つの発現構築物:IKZF1、DLX4、RFP(陰性コントロール)又はIKZF1δ(陰性コントロール)のうちの1つを用いて、HK細胞及びhuDP細胞の両方を再度形質移入した。形質移入の24時間後に、これらの細胞は、新鮮な精製PBMCsと共にインキュベートされた。本発明者らは、ヒト皮膚線維芽細胞及び自己(autologous)健常ドナーPBMCsを追加的に培養した。PBMCsは、AA又は他の自己免疫疾患の病歴のない健常コントロール被験者から得られた。   We re-transfected both HK and huDP cells with one of four expression constructs: IKZF1, DLX4, RFP (negative control) or IKZF1δ (negative control). 24 hours after transfection, these cells were incubated with fresh purified PBMCs. We additionally cultured human dermal fibroblasts and autologous healthy donor PBMCs. PBMCs were obtained from healthy control subjects with no history of AA or other autoimmune diseases.

全ての比較において、本発明者らは、IKZF1及びDLX4の形質移入について、RFP及びIKZF1δコントロールと比較して、PBMC依存性細胞傷害性の統計的に有意な増大を観察した(図27、中央の柱、全体のバー高さ)。患者適合性のPBMCs及びRFPコントロール形質移入された線維芽細胞は、健常標的細胞において予想されるように、細胞傷害性相互作用の証拠を示さなかった(図27A、中央)。しかしながら、IKZF1及びDLX4の導入は、これらの以前には相互作用していない細胞の間に相互作用を誘導するために十分であり、全体の細胞障害性の有意な増加をもたらした。同様の様式で、huDP細胞(図27B、中央)及びHK細胞(図27C、中心)の両方が、PBMCに対する細胞障害性感受性において、バックグラウンドレベルより高い有意な増大を示した。   In all comparisons, we observed a statistically significant increase in PBMC-dependent cytotoxicity for IKZF1 and DLX4 transfections compared to RFP and IKZF1δ controls (FIG. 27, middle). Pillars, overall bar height). Patient-compatible PBMCs and RFP control transfected fibroblasts showed no evidence of cytotoxic interaction, as expected in healthy target cells (FIG. 27A, middle). However, the introduction of IKZF1 and DLX4 was sufficient to induce interactions between these previously uninteracted cells, resulting in a significant increase in overall cytotoxicity. In a similar manner, both huDP cells (FIG. 27B, center) and HK cells (FIG. 27C, center) showed a significant increase in cytotoxic sensitivity to PBMC above background levels.

本発明者らはAAにおけるあり得る病原性免疫細胞がCD8+NKG2D+活性化T細胞であることを以前に示したので、本発明者らはまた、NKG2D依存性相互作用を防止するためにNKG2D遮断抗体(実験手順参照)を添加して全ての処置を実行した。全ての場合において、本発明者らは、NKG2Dの遮断が、IKZF1処置及びDLX4処置の両方における細胞傷害性を、コントロールに匹敵するレベルまで抑制したことを観察した(図27、中央、灰色のバー)。インヒビター処置細胞と未処置細胞との間の差異から、本発明者らは、NKG2D依存性である細胞傷害性(図27、中央、白色のバー)を推論することができ、それは、相対倍率変化分析のためにコントロールにおいて観察されるものに対して正規化されることができる。NKG2D遮断から、本発明者らは、全ての試験わたって、IKZF1及びDLX4形質移入において特異的に統計学的に有意な増大を観察した(図27右)。コントロールの形質移入と比較し再び有意な細胞傷害性を示さなかった。NKG2D非依存性細胞傷害性における統計的に有意であるが小さい(<10%)増大にも関わらず、両方のコントロールと比較して、NKG2D依存性細胞傷害性において約2倍から8倍の増大があった。本発明者らは、これらの実験から、IKZF1及びDLX4は、正常なPBMCsとのNKG2D依存性相互作用を誘導することができ、それは、正確な組織型に関係なく形質移入された細胞の毒性をもたらすと結論する。   Since we have previously shown that the possible pathogenic immune cells in AA are CD8 + NKG2D + activated T cells, we also have NKG2D blocking antibodies (in order to prevent NKG2D-dependent interactions ( All procedures were performed with the addition of (see Experimental Procedures). In all cases, we observed that NKG2D blockade suppressed cytotoxicity in both IKZF1 and DLX4 treatments to a level comparable to controls (FIG. 27, middle, gray bar). ). From the difference between inhibitor treated and untreated cells, we can infer cytotoxicity that is NKG2D-dependent (FIG. 27, middle, white bar), which is a relative fold change. Can be normalized to what is observed in the control for analysis. From NKG2D blockade, we observed a specifically statistically significant increase in IKZF1 and DLX4 transfections across all studies (FIG. 27 right). Again, it did not show significant cytotoxicity compared to control transfection. Despite a statistically significant but small (<10%) increase in NKG2D-independent cytotoxicity, an approximately 2- to 8-fold increase in NKG2D-dependent cytotoxicity compared to both controls was there. We have shown from these experiments that IKZF1 and DLX4 can induce NKG2D-dependent interactions with normal PBMCs, which demonstrates the toxicity of transfected cells regardless of the exact tissue type. Conclude that will bring.

重要なことに、これらの実験は、外因性修飾が厳密に正常培養細胞に対して行われ、自己免疫疾患の病歴のない供給源からの健常PBMCsに対して曝露されたため、浸潤細胞とは対照的に、頭皮皮膚におけるIKZF1及びDLX4のための細胞自律機能を確立する。   Importantly, these experiments are in contrast to infiltrating cells because exogenous modifications were made strictly on normal cultured cells and exposed to healthy PBMCs from a source with no history of autoimmune disease. Specifically, it establishes cell-autonomous function for IKZF1 and DLX4 in scalp skin.

MR発現は、浸潤動員の方向性皮膚特異的MRモジュールの再構築を可能にする
IKZF1及びDLX4がAAGSを誘導するために十分であることを確立した後、本発明者らは、このデータを使用してAA MRモジュールを完全に再構築しようとした。本発明者らは制御がTF Math Eq Tであると推論することができるので、ARACNeは、TFと潜在的標的(T)である非制御遺伝子との間の直接的な転写依存性を検出することができる。ARACNeは、TF‐TFペアの間の方向性の相互作用を推論することができず、TFsの制御等価性により、その後にMRsの二次T(secondary T)を推論することができない(図28A、最初)。しかしながら、本発明者らは特異的MRsを用いてHKs及びhuDPsを直接的に攪乱したので(図28A、アスタリスク)、本発明者らは、遺伝子発現データを用いて方向性を推論することができる。もしTFBがMR(TFA)のTであるならば、そのときTFAの過剰発現はTFBの差次的発現をもたらすであろうし、本発明者らはTFA Math Eq TFBであると推論することができる。続いて、TFBに関連するシグニチャ中の任意のマーカー遺伝子は、二次TとしてMRに関連付けられることができるTFA Math Eq TFB Math Eq T(図28A、上)。もしTFBがMRの上流で機能するか又はMRと並行に機能するならば、そのときTFB及びTの発現は、TFAの過剰発現によって影響されないであろう(図28A、下)。
MR expression allows reconstitution of directional skin-specific MR modules for infiltration mobilization After establishing that IKZF1 and DLX4 are sufficient to induce AAGS, we use this data And tried to completely rebuild the AA MR module. Since we can infer that the control is TF Math Eq T, ARACN detects a direct transcriptional dependency between TF and a non-regulated gene that is a potential target (T) be able to. ARACN cannot infer the directional interaction between TF-TF pairs, and due to the control equivalence of TFs, it cannot subsequently infer the secondary T of MRs (FIG. 28A). ,the first). However, since we directly perturbed HKs and huDPs using specific MRs (FIG. 28A, asterisks), we can infer directionality using gene expression data. . If TFB is MR (TFA) T, then overexpression of TFA will result in differential expression of TFB and we can infer that it is TFA Math Eq TFB . Subsequently, any marker gene in the signature associated with TFB can be associated with MR as a secondary T TFA Math Eq TFB Math Eq T (FIG. 28A, top). If TFB functions upstream or parallel to MR, then TFB and T expression would not be affected by TFA overexpression (FIG. 28A, bottom).

この論理を使用して、本発明者らは、これらの細胞状況においてIKZF1及びDLX4を過剰発現させることによって得られるカバレッジの全範囲を測定するために、制御モジュールを再構成した。本発明者らは、(1)実験においてIKZF1/DLX4発現に応答し、(2)制御モジュールへのARACNeによって、発現されたMRとの相互情報を有すると予測される、両方の、TFsの任意の下流Tをマッピングした。本発明者らは、応答するAAGSの78%が、これらの基準に基づいてMRs IKZF1及びDLX4からの下流の分離の2°以内にあることを見出した(図28B)。   Using this logic, we reconfigured the control module to measure the full range of coverage obtained by overexpressing IKZF1 and DLX4 in these cellular situations. We (1) responded to IKZF1 / DLX4 expression in experiments and (2) any of TFs predicted to have mutual information with the expressed MR by ARACNe to the control module The downstream T was mapped. We found that 78% of responding AAGSs were within 2 ° of downstream separation from MRs IKZF1 and DLX4 based on these criteria (FIG. 28B).

IKZF1及びDLX4は、独立したコホートにおける免疫浸潤及び疾患重症度の両方を予測するために使用され得る
このモジュールの検証として、本発明者らは、元のAAアレイコホートに戻り、機械学習分析を実行した。本発明者らは、推測されたIKZF1及びDLX4活性のみを使用して、検証AAセットをコントロールと罹患したサンプルに分類することを試みた。図24からの初期の訓練セットを用いて、本発明者らは、二次元:IKZF1のコンセンサス活性(x軸)及びDLX4のコンセンサス活性(y軸)の検索空間にサンプルを配列した(実験手順を参照)。訓練セットから、本発明者らは、コンセンサス活性空間の地形図(topographical map)を生成し、コントロールサンプル、斑状AA及びAT/AUサンプルに関連するIZKF1及びDLX4活性の範囲を定義した(図28C、黒色の線)。プロットの原点に最も近い図28C内の領域は、最も低い複合されたIKZF1及びDLX4の活性を表す;その上限(下方の黒色の線)は、コントロールと全てのAA患者との間の差を最大化するサポートベクタマシン(SVM)マージンである。次の上限(上方の黒色の線)は、AAPからのAT/AU患者の分離を最大化するSVMマージンを表す。
IKZF1 and DLX4 can be used to predict both immune invasion and disease severity in independent cohorts. As a validation of this module, we return to the original AA array cohort and perform machine learning analysis did. We attempted to classify the validation AA set into controls and affected samples using only the estimated IKZF1 and DLX4 activity. Using the initial training set from FIG. 24, we arranged samples in the search space for two dimensions: IKZF1 consensus activity (x-axis) and DLX4 consensus activity (y-axis) (experimental procedure). reference). From the training set, we generated a topographical map of the consensus activity space and defined the extent of IZKF1 and DLX4 activity associated with the control sample, mottled AA and AT / AU samples (FIG. 28C, Black line). The area in FIG. 28C closest to the origin of the plot represents the lowest combined IKZF1 and DLX4 activity; its upper limit (lower black line) maximizes the difference between the control and all AA patients This is a support vector machine (SVM) margin. The next upper limit (upper black line) represents the SVM margin that maximizes the separation of AT / AU patients from AAP.

MR活性のこれらの尺度を使用して、本発明者らは、検証セットに目を向け、患者及びコントロールを分離する際のこれらのパラメータの予知力について試験した。本発明者らは、臨床的重症度に加えて、サンプルを疾患状態とコントロール状態とに分離する強い能力を観察した(図28C、上、p<1×10−5)。各患者サブグループの重心マップ(centroid map)は、コントロール(NC)からAAP及びAT/AUへの患者群の移行が、相対的なIKZF1及びDLX4活性によってどのように反映されるかを、より明確に明らかにする(図28C、下)。比較のために、本発明者らはまた、訓練セットに含まれていない、AAP非病変サンプル生検についての重心を含めた。   Using these measures of MR activity, we looked at the validation set and tested for the predictive power of these parameters in separating patients and controls. In addition to clinical severity, we observed a strong ability to separate samples into disease and control states (FIG. 28C, top, p <1 × 10−5). A centroid map for each patient subgroup provides a clearer picture of how patient group transition from control (NC) to AAP and AT / AU is reflected by relative IKZF1 and DLX4 activity (Figure 28C, bottom). For comparison, we also included centroids for AAP non-lesion sample biopsies not included in the training set.

独立した炎症性皮膚疾患に適用されたデコンボリューションは、既知の遺伝子を同定する
比較のために、及びアプローチの一般性についての概念実証を提供するために、本発明者らは、アトピー性皮膚炎(AD)及び乾癬(Ps)についての公に利用可能な遺伝子発現データセットをダウンロードした。本発明者らは、AA分析と同様に、病変生検を罹患していない生検と比較することにより、各疾患について遺伝子発現シグニチャを生成した(図29A及び31)。AA、AD及びPsシグニチャ内の遺伝子の直接的な比較は、AAGSがAD及びPsの両方から別個のものであるという統計的に有意な証拠を明らかにした(それぞれ、p=0.003及び3.93×10−13)。対照的に、ADシグニチャ及びPsシグニチャの互いへの比較は、共有された分子シグニチャ、及び、拡張によって、可能な共有された分子病理についての統計的に有意な証拠が明らかにした(p=0.0173)。
Deconvolution applied to independent inflammatory skin diseases identifies known genes. For comparison and to provide a proof of concept about the generality of the approach, we have developed atopic dermatitis. Publicly available gene expression data sets for (AD) and psoriasis (Ps) were downloaded. We generated gene expression signatures for each disease by comparing lesion biopsies with unaffected biopsies, similar to AA analysis (FIGS. 29A and 31). Direct comparison of genes within AA, AD and Ps signatures revealed statistically significant evidence that AAGS is distinct from both AD and Ps (p = 0.003 and 3 respectively). .93x10-13). In contrast, comparison of AD and Ps signatures with each other revealed statistically significant evidence for possible shared molecular pathology, with shared molecular signatures and extension (p = 0). .0173).

これらの2つのシグニチャは、パイプラインに適用された。図29Bは、適切な疾患シグニチャ(Ps又はAD)のそれらの総カバレッジによってランク付けされた、分析後に同定された上位5つのMRsを報告する。また、対応するデコンボルブされたIGSを使用したMRsのランクも提供される。これら結果は、AAに関連する重要な制御ハブ(特にIKZF1及びDLX4)が、AAに特有であることを示す。各疾患には、それ自体のユニークなMRsのリストが割り当てられたが、追加的に、AD及びPsにおける2つの候補MRs:SMAD2及びHLTFの重複もあった。SMAD2及びTGFBR1は、Psにおける関与の公表された証拠があるTFであり、パイプラインは、Ps遺伝子発現シグニチャの基本的な定義を用いて、先験的な証拠なしにそれらを同定することができた。これらの結果は、病理のメカニズムを識別するための制御モジュールとして複雑な遺伝的挙動をモデリングすることの有効性を実証する。   These two signatures were applied to the pipeline. FIG. 29B reports the top 5 MRs identified after analysis, ranked by their total coverage of appropriate disease signatures (Ps or AD). Also provided is a rank of MRs using the corresponding deconvoluted IGS. These results indicate that important control hubs associated with AA (especially IKZF1 and DLX4) are unique to AA. Each disease was assigned its own unique list of MRs, but there was also an overlap of two candidate MRs: SMAD2 and HLTF in AD and Ps. SMAD2 and TGFBR1 are TFs with published evidence of involvement in Ps, and the pipeline can identify them without a priori evidence using the basic definition of Ps gene expression signatures. It was. These results demonstrate the effectiveness of modeling complex genetic behavior as a control module to identify pathological mechanisms.

考察
ゲノムワイドなプロファイリングを利用する遺伝子調節ネットワーク及び遺伝子発現データの全身生成及び分析は、複雑な疾患の研究の手段になっていることが証明されている。機能的相互作用を調べるための統合的プロジェクトは、最近、糖尿病及びアテローム性動脈硬化症におけるゲノムワイドな発現シグニチャ逆畳み込み(deconvolution,デコンボリューション)及び組織間(cross-tissue)相互作用に活用されている。これらの研究は、病気に関連する病原性免疫浸潤のタイプについての洞察を提供する浸潤遺伝子シグニチャを同定する上で非常に貴重であった。また、これらの研究は(they)、癌やアルツハイマー病の研究で開発されている系統的アルゴリズムと同様に、相互作用する組織の調節活性や組織レベルの遺伝子パネルについて有意なゲノムレベルのカバレッジを提供することにより、eQTLやその他のゲノム関連試験からドライバー遺伝子を同定するのに役立った。
DISCUSSION Gene regulatory networks utilizing genome-wide profiling and systemic generation and analysis of gene expression data have proven to be a tool for the study of complex diseases. An integrated project to investigate functional interactions has recently been utilized for genome-wide expression signature deconvolution and cross-tissue interactions in diabetes and atherosclerosis. Yes. These studies have been invaluable in identifying invasion gene signatures that provide insight into the types of pathogenic immune infiltration associated with disease. These studies also provide significant genomic-level coverage of interacting tissue regulatory activity and tissue-level gene panels, as well as systematic algorithms developed in cancer and Alzheimer's research This helped identify driver genes from eQTL and other genome-related studies.

しかしながら、特にAAのような文脈では、遺伝子発現プロファイル内の個々の病原性分子挙動のモジュラー調節を特徴づけること、及びそれらが疾患の組織間の生理学的相互作用にどのように翻訳するかを特徴付けることはほとんど行われていない。MRによって制御される遺伝的プログラムとしての生理学的形質のモデリングは、複雑な疾患の研究におけるユニークで強力な視点を提供する。このアプローチは、大きな遺伝子発現シグニチャを、比較的少数の選択されたMRに方向づけ、前記MRは(that)、続いて遺伝子治療又は薬物及び小分子を介した操作のTになる。   However, particularly in contexts such as AA, characterize the modular modulation of individual pathogenic molecular behaviors within gene expression profiles and how they translate into physiological interactions between diseased tissues Little has been done. Modeling physiological traits as a genetic program controlled by MR provides a unique and powerful perspective in the study of complex diseases. This approach directs large gene expression signatures to a relatively small number of selected MRs, which then become T for gene therapy or manipulation via drugs and small molecules.

ここで、発明者らは、様々な皮膚の状況(浸潤及び正常)の調節ネットワークを比較することによって、AAにおける組織の終末器官(頭皮)及び浸潤(免疫浸潤)組織の混合サンプルの複雑な分子状態を調べるために調節ネットワークの適用を拡張する。本発明者らは、分子表現型スイッチを支配する重要な制御ハブを同定するためのそれらの典型的な使用に加えて、これらが独立した状況依存ネットワークで正確に表現されているかどうかに基づいて、異なる組織に由来する分子挙動を単離し、及び区画化するために、これらのネットワークを使用することができることを確立する。これは、免疫浸潤のような統合された相互作用的生理学的挙動に寄与する混合サンプルから組織特異的分子プログラムをより正確に同定することを可能にする。このパイプラインを使用して、本発明者らは、AAの文脈だけでなく皮膚からの浸潤を媒介するMRを再構築することができたが、Ps及びADの分析は、一般的に炎症性皮膚疾患の遺伝子調節のための追加の候補を提供し、且つ、このアプローチの一般的な適用性を実証する。   Here, we compare complex networks of end-organ (scalp) and infiltrated (immuno-infiltrating) tissues of tissues in AA by comparing regulatory networks of various skin conditions (infiltrating and normal) Extend the application of regulatory networks to examine conditions. In addition to their typical use to identify key control hubs that govern molecular phenotypic switches, we have based on whether they are accurately represented in independent context-dependent networks. Establishing that these networks can be used to isolate and compartmentalize molecular behavior from different tissues. This makes it possible to more accurately identify tissue-specific molecular programs from mixed samples that contribute to integrated interactive physiological behaviors such as immune invasion. Using this pipeline, we were able to reconstruct MR that mediates invasion from the skin as well as the context of AA, but analysis of Ps and AD is generally inflammatory It provides additional candidates for gene regulation of skin diseases and demonstrates the general applicability of this approach.

AA病理における直接の影響とは別に、この研究は、2つの重要かつ一般化可能な概念の原理の証明を提供する:(1)2つの組織間の複雑な相互作用は、定量化可能な分子遺伝子発現モジュールとしてモデル化することができる;並びに、(2)これらのモジュール及びそれらの調節因子は、発現データから抽出され、組織に区画化され、且つ、正常細胞型において関連する相互作用を誘導するように選択される。これは、MRs IKZF1及びDLX4の異所性発現時にAAGSを再現し、その後、終末器官自体内のIKZF1及びDLX4発現の操作のみを介して正常(非AA)PBMCを使用して、非AA細胞系において増強された細胞毒性を誘発する能力によって立証された(PBMCの遺伝子操作なし)。   Apart from its direct impact on AA pathology, this study provides proof of principle for two important and generalizable concepts: (1) Complex interactions between two tissues are quantifiable molecules Can be modeled as gene expression modules; and (2) these modules and their regulators are extracted from expression data, compartmentalized into tissues, and induce relevant interactions in normal cell types Selected to do. This reproduces AAGS upon ectopic expression of MRs IKZF1 and DLX4, and then uses normal (non-AA) PBMC only through manipulation of IKZF1 and DLX4 expression in the terminal organ itself, using non-AA cell lines Was demonstrated by the ability to induce enhanced cytotoxicity (without genetic manipulation of PBMC).

具体的には、この分析は、頭皮でのみ発現された場合に免疫細胞との相互作用を誘導するのに十分であるMRを同定した。健常なAA未罹患患者由来のサンプルとの患者適合状況においてさえ、IKZF1及びDLX4発現は、皮膚線維芽細胞とPBMCとの間の異常なNKG2D依存性相互作用を誘導して細胞毒性を引き起こすのに十分であった。これらの相互作用はコントロール形質移入には存在せず、且つ、IKZF1又はDLX4の発現が特定の組織又は宿主の一致にかかわらず正常な免疫細胞との相互作用を誘導するのに十分であることを示す、2つの他の(非患者適合性)細胞型で繰り返された。元のAAGSに浸透しているシグニチャの有意な存在が候補MRのいずれの正確な同定を妨げてしまったため、IKZF1及びDLX4の同定はネットワークベースのデコンボリューションなしでは不可能であったであろう。代わりに、ネットワークベースのデコンボリューションは、AA自体とは完全に独立したいくつかの分子状況のいずれかにおいて特定の分子相互作用を誘導することができるMRを同定した。   Specifically, this analysis identified MRs that were sufficient to induce interactions with immune cells when expressed only in the scalp. Even in patient-adapted situations with samples from healthy AA unaffected patients, IKZF1 and DLX4 expression induces abnormal NKG2D-dependent interactions between dermal fibroblasts and PBMCs, causing cytotoxicity It was enough. These interactions are not present in control transfection, and IKZF1 or DLX4 expression is sufficient to induce interaction with normal immune cells regardless of the particular tissue or host identity. Shown was repeated with two other (non-patient compatible) cell types. Identification of IKZF1 and DLX4 would not have been possible without network-based deconvolution because the significant presence of signatures penetrating the original AAGS prevented any accurate identification of candidate MRs. Instead, network-based deconvolution has identified MRs that can induce specific molecular interactions in any of several molecular situations that are completely independent of AA itself.

IKZF1はT細胞分化の文脈で広く研究されているので、IKZF1の同定は予想外であった。しかし、その同定は、皮膚由来の規制論理を使用して、IGSではなく、デコンボリューションされたAAシグニチャを使用することからのみ得られた。本発明者らが、遺伝子発現データをフィルタリングするための公開データベース、以前の文献、又はGO注釈に依拠していたならば、本発明者らは、T細胞分化因子としての広範な注釈のためにIKZF1を完全に無視して除去したであろう。そうではなく、制御ネットワークに目を向けることによって、本発明者らは、IKZF1の局所発現は、免疫細胞においてその確立された役割とは直接には無関係に、病原性関連性を有する可能性があるという可能性を同定することができた。   Since IKZF1 has been extensively studied in the context of T cell differentiation, the identification of IKZF1 was unexpected. However, the identification was only obtained from using deconvolved AA signatures, not IGS, using skin-derived regulatory logic. If we have relied on public databases, previous literature, or GO annotations to filter gene expression data, we have for extensive annotation as T cell differentiation factors. IKZF1 would have been completely ignored and removed. Instead, by looking to the regulatory network, we have found that local expression of IKZF1 may have pathogenicity relevance, regardless of its established role in immune cells. The possibility of being able to be identified.

IKZF1は免疫細胞の文脈において十分に特徴付けされているが、免疫細胞外でのIKZF1の役割は文献において前例がないわけではない。IKZF1遺伝子座及びDLX4遺伝子座の喪失は、結腸直腸癌、肺癌及び乳癌における腫瘍形成及び低悪性度扁平上皮内病変にも関連する。これらの研究は、腫瘍塊から直接ゲノム情報を取得し、これら2つの遺伝子座の体細胞喪失(somatic losses)が最終臓器のゲノム改変として癌病態生理に寄与し得ることを示している。免疫浸潤を誘発するMRとしてのIKZF1及びDLX4の研究は、これらの結果を支持し、且つ、これらの遺伝子座の喪失が癌における免疫回避に寄与する可能性を高める。さらに、これらの観察、及び免疫浸潤補充のMRとしてのIKZF1及びDLX4の同定は、T細胞特異的分化因子としての役割の外にIKZF1の機能があることを支持し、並びに、AAにおける自己免疫及び腫瘍免疫回避が正常な免疫相互作用の反対の極端に存在するという仮説の指示を提起する。免疫浸潤のMRの喪失は癌に関連しており、且つ、その過剰発現はAAにおける自己免疫疾患の発症に関連する。   Although IKZF1 is well characterized in the context of immune cells, the role of IKZF1 outside immune cells is not unprecedented in the literature. Loss of the IKZF1 and DLX4 loci is also associated with tumorigenesis and low-grade squamous intraepithelial lesions in colorectal cancer, lung cancer and breast cancer. These studies have obtained genomic information directly from the tumor mass and show that somatic losses at these two loci can contribute to cancer pathophysiology as a genomic modification of the final organ. Studies of IKZF1 and DLX4 as MRs that induce immune invasion support these results and increase the likelihood that loss of these loci contributes to immune evasion in cancer. Furthermore, these observations, and the identification of IKZF1 and DLX4 as MRs for immune infiltration recruitment, support the function of IKZF1 in addition to its role as T cell-specific differentiation factors, and autoimmunity in AA and We present a hypothetical indication that tumor immune evasion exists at the extreme opposite of normal immune interactions. Loss of MR in immune infiltration is associated with cancer, and its overexpression is associated with the development of autoimmune disease in AA.

本発明者らは、システム生物学及びネットワーク分析は、2つの異なる組織間の相互作用を媒介する分子メカニズムをモデル化し、主要な調節因子を同定するために、及び他の状況において相互作用形質を再創造するためにそれらを使用するために使用され得ることを示した。これらのMRの検証のための出力は最終的に細胞死の誘導であったが、自己免疫疾患の状況におけるこれらのMRの機能は、最終的に免疫浸潤物にシグナル伝達し、且つ、免疫浸潤物を補充する分子プロファイルを誘導することである。これまで、システム生物学の応用は、主に、癌の細胞自律的分子挙動における「ブレークポイント」を特定することであった。組織間(cross-tissue)相互作用、特に免疫系に関与する相互作用、の制御された誘導は、これまで可能ではなかった調節ネットワークとの複雑な遺伝形質のモデリングの潜在的に有意な道を招く。本発明者らは、異なる組織間の相互作用を含む複雑な疾患においても、研究のための分子挙動を能動的に区画化するために使用することができる概念実証フレームワークを提供する。   We have system biology and network analysis to model the molecular mechanisms that mediate the interaction between two different tissues, to identify key regulators, and in other contexts Shown that it can be used to use them to re-create. Although the output for validation of these MRs was ultimately the induction of cell death, the function of these MRs in the context of autoimmune disease ultimately signals immune infiltrates and It is to induce a molecular profile that replenishes things. So far, the application of system biology has been mainly to identify “breakpoints” in the cell-autonomous molecular behavior of cancer. Controlled induction of cross-tissue interactions, particularly those involving the immune system, can potentially lead to a potentially significant path for modeling complex genetic traits with regulatory networks not previously possible. Invite. We provide a proof-of-concept framework that can be used to actively partition molecular behavior for research, even in complex diseases involving interactions between different tissues.

実験手順
このセクションでは、この研究で実施されているあまり一般的でない、もしくはユニークな方法について説明する。
Experimental Procedures This section describes the less common or unique methods implemented in this study.

ARACNe
頭皮用の文脈特異的転写相互作用ネットワークを生成するために、本発明者らは、この研究における分析コホートとは独立した128マイクロアレイ実験のセットでARACNeアルゴリズムを使用した。これらの実験は、正常全皮膚生検、AA患者生検、顕微解剖された真皮乳頭突起、並びに分離した真皮及び表皮サンプルの混合物から全皮膚サンプルに対して得られたプラットフォーム適合(Affymetrix U133 2plus)データを表す。これらのサンプルは、頭皮における転写依存性の正確な検出に必要な異質性をまとめて提供する。上記のように実験をプールし、後処理し、そして標準的なARACNe分析を行った。ARACNeソフトウェアスイートは、Califano研究室のWebサイト(http://wiki.c2b2.columbia.edu/califanolab/index.php/Software)から入手できる。
ARACNe
To generate a context-specific transcriptional interaction network for the scalp, we used the ARACNe algorithm in a set of 128 microarray experiments independent of the analytical cohort in this study. These experiments show a platform fit (Affymetrix U133 2plus) obtained for whole skin samples from normal whole skin biopsies, AA patient biopsies, microdissected dermal papillae, and a mixture of separated dermis and epidermis samples. Represents data. These samples collectively provide the heterogeneity necessary for accurate detection of transcriptional dependence in the scalp. Experiments were pooled, worked up as described above, and standard ARACNe analyzes were performed. The ARACNe software suite is available from the Califano laboratory website (http://wiki.c2b2.columbia.edu/califanalab/index.php/Software).

MR解析
特定の遺伝子発現シグニチャについてのMRsは、直接的なARACNe予測T(レギュロン)が遺伝子発現シグニチャにおいて統計的に富化されたTFとして定義された。フィッシャーの正確確率検定(Fisher’s exact test)、FDR=0.05を用いて各TFのレギュロンをAAGSの濃縮について試験した。この分析により、生理学的形質に関連する遺伝子発現モジュールを特異的にカバーするために必要とされるTFの最小数のランク付け及び決定が可能になる。http://wiki.c2b2.columbia.edu/califanolab/index.php/Software/MARINA
MR analysis MRs for specific gene expression signatures were defined as TFs in which the direct ARACN prediction T (regulon) was statistically enriched in gene expression signatures. Each TF regulon was tested for AAGS enrichment using the Fisher's exact test, FDR = 0.05. This analysis allows ranking and determination of the minimum number of TFs required to specifically cover gene expression modules associated with physiological traits. http: // wiki. c2b2. columnia. edu / califanolab / index. php / Software / MARINA

MR活動分類指標
IKZF1及びDLX4のARACNe予測Tは、IKZF1及びDLX4のTとしてマッピングされ得るAAGSのすべての遺伝子を同定するために、外因性遺伝子発現研究と統合された。これは、IKZF1及びDLX4のARACNeレギュロンとAAGSとを交差させることによって行われた。次いで、これらの2つのセットの交差を、少なくとも25%フォールドチェンジ(fold change)で応答するいずれの遺伝子の発現研究においてスクリーニングした。この遺伝子セットを用いて、IKZF1及びDLX4遺伝子座のコンセンサス「メタ活性」を構築した。AA患者コホートにわたる各遺伝子のランク正規化された変化は、親MRの相対活性のコンセンサス尺度として平均値に統合された。
MR Activity Classification Indicators The ARACN prediction T of IKZF1 and DLX4 was integrated with exogenous gene expression studies to identify all genes of AAGS that could be mapped as T of IKZF1 and DLX4. This was done by crossing AAGS with the ARACN regulon of IKZF1 and DLX4. These two sets of intersections were then screened in expression studies of any gene that responded with at least 25% fold change. This gene set was used to construct a consensus “metaactivity” for the IKZF1 and DLX4 loci. The rank-normalized change of each gene across the AA patient cohort was integrated into the mean as a consensus measure of the relative activity of the parent MR.

これらの値は、その後、AAトレーニングセット内の患者の各々を分類するために、2D検索空間、Math Eq(X=IKZF1 メタアクティビティ及びY=DLX4 メタアクティビティ)を定義するために使用された。メタアクティビティベクトル(vectors)は、最小値が検索空間の原点(0,0)に結合され、且つ、活動指標が正であるようにランク変換された。この変換は、検索空間を表示目的のためのより直観的なグリッドに投影する以外、結果には影響しない。[0、n]の間に両方の軸が結合し、ここでnは正の数である。   These values were then used to define a 2D search space, Math Eq (X = IKZF1 metaactivity and Y = DLX4 metaactivity) to classify each of the patients in the AA training set. The meta-activity vectors (vectors) were rank transformed so that the minimum value was coupled to the origin (0,0) of the search space and the activity index was positive. This transformation has no effect on the results other than projecting the search space onto a more intuitive grid for display purposes. Both axes are coupled between [0, n], where n is a positive number.

この空間における分類は、修正された非線形のソフトマージンSVMアルゴリズムを用いて行われた。アルゴリズムは公式化される。:

Figure 2018526362
The classification in this space was done using a modified non-linear soft margin SVM algorithm. The algorithm is formulated. :
Figure 2018526362

このアルゴリズムは、検索空間Math Eq内に存在するベクトル集合Math Eqを定義しており、それにより、与えられた各対Math Eqが尤度比(likelihood ratio)Math Eqを最大にするようにする。この関数は、Math EqがMath Eqに対する疾患重症度の次の順序であるように定義され、且つ、Math Eq及びMath Eqは、超平面Math Eq及びMath Eqによって作成されたグリッドの象限I及びIIIである。トレーニングセット中のサンプルは、既知の分子サブタイプを有する各グリッドにマッピングされ、そして尤度比は、Math Eqによって定義されるサブタイプの分離のために計算される。Math Eqに使用された重症度のランキングは、正常(Normal)<軽度(Mild)<重度(Severe)であった。従って、Math Eqにおける各座標セットは、IKZF1/DLX4メタアクティビティ空間における異なる分子クラスのサンプル間の分離を最大化する非線形平面への点を定義する。   This algorithm defines a vector set Math Eq that exists in the search space Math Eq, so that each given pair Math Eq maximizes the likelihood ratio Math Eq. This function is defined such that Math Eq is the next order of disease severity relative to Math Eq, and Math Eq and Math Eq are quadrants I and III of the grid created by the hyperplanes Math Eq and Math Eq. It is. Samples in the training set are mapped to each grid with known molecular subtypes, and likelihood ratios are calculated for subtype separation as defined by Math Eq. The severity ranking used for Math Eq was Normal <Mild <Severe. Thus, each coordinate set in Math Eq defines a point to a nonlinear plane that maximizes the separation between samples of different molecular classes in the IKZF1 / DLX4 metaactivity space.

細胞毒性アッセイ
Promegaを介して入手可能なCytoTox 96非放射性細胞毒性アッセイを用いて、PBMC依存性細胞傷害性を測定した。サンプル及び溶液の処理のために、発明者らは製造者のプロトコルに従った。PBMC:Tの最適化は以下のように、但し、可変濃度を用いて(1:1,5:1及び10:1)行った(図32)。
Cytotoxicity assay PBMC-dependent cytotoxicity was measured using the CytoTox 96 non-radioactive cytotoxicity assay available via Promega. For sample and solution processing, we followed the manufacturer's protocol. Optimization of PBMC: T was performed as follows, but using variable concentrations (1: 1, 5: 1 and 10: 1) (FIG. 32).

細胞毒性実験を96ウェル形式で行い、各処理を三重に行った。形質移入は、実験の36時間前に行った。実験の日に、HK及びhuDP細胞をトリプシン処理し、ダルベッコの改変イーグル培地(Dulbecco’s modified Eagle’s medium,DMEM)で希釈して作業ストックにした。1ウェルあたりのT濃度は50μLのDMEM中で80,000細胞であり、800,000個のPBMCと組み合わせた。NKG2Dインヒビターは、20μg/mLの最終濃度で用いたR&D Systems(Cat.MAB139)からのヒトNKG2D MAb(クローン149810)であった。各形質移入は、製造者の指示に従って三重に割り当てた。   Cytotoxicity experiments were performed in a 96 well format and each treatment was performed in triplicate. Transfection was performed 36 hours before the experiment. On the day of the experiment, HK and huDP cells were trypsinized and diluted with Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) to a working stock. The T concentration per well was 80,000 cells in 50 μL DMEM and combined with 800,000 PBMCs. The NKG2D inhibitor was a human NKG2D MAb (clone 149810) from R & D Systems (Cat. MAB139) used at a final concentration of 20 μg / mL. Each transfection was assigned in triplicate according to the manufacturer's instructions.

遺伝子発現研究
96人の患者からの合計122のサンプルを、28人のAAP患者、32人のAT/AU患者、及び36人の未罹患コントロールからなるAffymetrix U133 2Plusアレイでプロファイリングした。残りの26のサンプルは、AAPコホートからの患者適合非病変生検に対応する。これらの非病変サンプルは、初期シグニチャの推論には含まれなかったが、後で使用されました(下記)。これらの患者生検からのRNAを単離し、Affymetrix U133 2Plusアレイで処理した。データの後処理は、Bioconductorを介して入手可能な標準パッケージでMAS5正規化を使用してRを介して行われた。これらのデータは、Gene Expression OmnibusでGSE68801として入手可能である。このデータセットは、トレーニングと検証のために2つのセットに分かれていた。
Gene Expression Studies A total of 122 samples from 96 patients were profiled with an Affymetrix U133 2Plus array consisting of 28 AAP patients, 32 AT / AU patients, and 36 unaffected controls. The remaining 26 samples correspond to patient matched non-lesion biopsies from the AAP cohort. These non-lesion samples were not included in the initial signature inference, but were used later (below). RNA from these patient biopsies was isolated and processed with an Affymetrix U133 2Plus array. Post-processing of the data was done via R using MAS5 normalization with a standard package available via Bioconductor. These data are available as GSE68801 at Gene Expression Omnibus. This data set was divided into two sets for training and validation.

遺伝子マーカーの最初のパネルは、(1)AA対罹患していない、及び(2)トレーニングセットにおける病変対非病変、を比較する2つの異なる発現解析によって同定された。閾値は、p<0.05及びフォールドチェンジ>25%での発現差異(differential expression)のために設定した。この比較的緩慢な閾値は、ネットワーク分析がコンセンサスに基づくため実施された。分析は、主として候補ランクに関係するものではなく、それよりもTF活性を推論するのに十分な分子情報を有することに依存する。このアプローチは、ノイズの加算がデータセット全体に適用され、且つ、ARACNeとマスターレギュレータ解析(下記参照)の両方でコンセンサスから正規化されるため、より緩和した閾値によって導入される可能性のあるノイズに対して必然的に強固である。発現差異のある遺伝子のランク付け及びクラスタ化におけるいずれの可能性のあるジェンダーバイアスを除去するために、すべてのX結合遺伝子及びY結合遺伝子をさらに除去した。   The first panel of genetic markers was identified by two different expression analyzes comparing (1) AA versus unaffected and (2) lesion versus non-lesion in the training set. The threshold was set for differential expression with p <0.05 and fold change> 25%. This relatively slow threshold was implemented because network analysis is based on consensus. The analysis is not primarily related to the candidate rank, but rather relies on having sufficient molecular information to infer TF activity. This approach applies noise to the entire data set and is normalized from consensus in both ARACNe and master regulator analysis (see below), so noise that may be introduced by a more relaxed threshold Inevitably strong against. All X-linked and Y-linked genes were further removed to remove any possible gender bias in ranking and clustering of differentially expressed genes.

遺伝子セット濃縮分析(Gene Set Enrichment Analysis,GSEA)
GSEAは、定義された遺伝子パネルの発現差異におけるノンパラメトリックな統計的濃縮を測定する方法である。実験コホートとコントロールコホートとの間のデフォルトの発現差異解析が行われ、そして、遺伝子は閾値なしの発現差異によってランクソートされる(すべての遺伝子が含まれる)。これは、ユーザーが指定したいずれの基準(フォールドチェンジ、p値など)に従って行うことができる。
Gene Set Enrichment Analysis (GSEA)
GSEA is a method for measuring non-parametric statistical enrichment in expression differences in a defined gene panel. A default differential expression analysis between the experimental and control cohorts is performed, and the genes are ranked by thresholdless expression differential (all genes are included). This can be done according to any criteria (fold change, p-value, etc.) specified by the user.

次いで、この濃縮スコアは、サンプルラベルをシャッフルすることによって、すなわちケースサンプル及びコントロールサンプルをランダム化し、且つ、分析を繰り返すことによって、経験的に生成された帰無分布(null distribution)と比較される。これを1000回の反復にわたって繰り返して、濃縮スコアの帰無分布を生成し、観察されたスコアをp値を生成するために比較することができる。   This enrichment score is then compared to an empirically generated null distribution by shuffling the sample label, i.e., randomizing the case and control samples and repeating the analysis. . This can be repeated over 1000 iterations to generate a null distribution of enrichment scores and the observed scores can be compared to generate a p-value.

クローニング
下記に提供される各プライマー対を、HEK293T細胞に由来するcDNAについての製造業者のプロトコルに従って、Accuprime Taq PCRミックスとのPCR反応において使用した。InvitrogenからのSuperScript First−Strand Synthesis Systemを用いて培養細胞からcDNAを生成した。PCR産物をゲル電気泳動で使い果たし、そして、存在するいずれのアイソフォームをQiagen Gel Extraction Kitを用いて別々に切除した。
Cloning Each primer pair provided below was used in a PCR reaction with AccuPrime Taq PCR mix according to the manufacturer's protocol for cDNA derived from HEK293T cells. CDNA was generated from cultured cells using the SuperScript First-Strand Synthesis System from Invitrogen. The PCR product was used up in gel electrophoresis and any isoform present was excised separately using Qiagen Gel Extraction Kit.

Genewizからの配列決定を介してmRNAの忠実性を確認し、且つ、SmartCut緩衝液中のNew England Biosystemsからの適切な酵素(SPEI及びASCI)で2時間消化した。pLOC−RFPベクターを並行して消化し、そして切断されたバックボーンをゲル抽出によって切除した。バックボーン及びインサートの精製後、製造業者のプロトコルに従ってRocheからのRapidLigation Kitを用いて各インサートを切断pLOCベクターに連結し、そして、増幅のためにDH5α細胞に形質転換した。   MRNA fidelity was confirmed via sequencing from Genewiz and digested with the appropriate enzymes (SPEI and ASCI) from New England Biosystems in SmartCut buffer for 2 hours. The pLOC-RFP vector was digested in parallel and the cleaved backbone was excised by gel extraction. After purification of the backbone and insert, each insert was ligated into the cut pLOC vector using a RapidLigation Kit from Roche according to the manufacturer's protocol and transformed into DH5α cells for amplification.

成功した形質転換は、コロニーPCR及び配列決定(Genewiz)を介して配列忠実度について検証された。正確な構築物を増幅し、及びMaxiprep(Qiagen)によって実験用に精製した。   Successful transformations were verified for sequence fidelity via colony PCR and sequencing (Genewiz). The correct construct was amplified and purified for experimentation by Maxiprep (Qiagen).

pLOCベクターへの挿入のために遺伝子をクローニングするために使用されるプライマーは、以下のフォーマット、5’から3’: スペーサ−酵素−mRNA配列で以下に提供される。   The primers used to clone the gene for insertion into the pLOC vector are provided below in the following format, 5 'to 3': spacer-enzyme-mRNA sequence.

IKZF1.1
フォワード(Forward) GGC−ACTAGT−ATGGATGCTGATGAGGGTCAA
リバース(Reverse) ATT−GGCGCGCC−TTAGCTCATGTGGAAGCGGT
IKZF1.2
フォワード GGC−ACTAGT−ATGGATGCTGATGAGGGTCAAG
リバース ATT−GGCGCGCC−TTAGCTCATGTGGAAGCGGT(1.1と同一)
DLX4
フォワード GGC−ACTAGT−ATGAAACTGTCCGTCCTACCCC
リバース ATT−GGCGCGCC−TCATTCACACGCTGGGGCTGG
IKZF1.1
Forward GGC-ACTAGT-ATGGATGCTGATGAGGGTCAA
Reverse ATT-GGCGCGCC-TTAGCTCATGTGGAAGCGGT
IKZF1.2
Forward GGC-ACTAGT-ATGGATGCTGATGAGGGTCAAG
Reverse ATT-GGCGCGCC-TTAGCTCATGTGGAAGCGGT (same as 1.1)
DLX4
Forward GGC-ACTAGT-ATGAAACTGTCCGTCCTACCCCC
Reverse ATT-GGCGCGCC-TCATTCACACGCTGGGGGCTGG

細胞培養及び形質移入
huDP及びHK細胞の両方を、増殖のための標準条件: 37℃及び5%CO2においてDMEM 10%FBSにおいて、維持した。huDP細胞は、ヒトの皮膚サンプルから顕微解剖された培養初代ヒト真皮乳頭である。この研究の実験では、継代数が6未満(<6)のhuDP及びHK細胞のみを使用した。
Cell culture and transfection Both huDP and HK cells were maintained in DMEM 10% FBS at 37 ° C. and 5% CO 2 in standard conditions for growth. HuDP cells are cultured primary human dermal papilla microdissected from human skin samples. In this study experiment, only huDP and HK cells with passage number <6 (<6) were used.

製造元のプロトコルに従ってJetPRIME形質移入試薬を用いて細胞をpLOC発現構築物で形質転換した。形質移入は、試薬(ul)とDNA(ug)との2:1濃度を用いて一晩行われた。   Cells were transformed with the pLOC expression construct using JetPRIME transfection reagent according to the manufacturer's protocol. Transfections were performed overnight using a 2: 1 concentration of reagent (ul) and DNA (ug).

MRレスキューのマイクロアレイ
IKZF1及びDLX4のHK及びhuDP細胞への形質移入を、上記のように、10cmプレートで培養した細胞中で行った。形質移入の36時間後(36 hours post-transfection)、細胞を掻き取りしたPBS中でこれらの細胞を回収し、次いで、製造元のプロトコルに従ってQiagenのRNeasyキットを用いて精製したRNAを溶解し、処理した。RNA品質管理は、分光計を使用して行い、且つ、コロンビア施設(病理学科)によってAffymetrixヒトU133 2Plusアレイ上で処理するために提出された。アレイデータを再び正規化し、そして、RにおけるBioconductorパッケージを介したMAS5正規化を用いて処理した。
MR Rescue Microarray Transfection of IKZF1 and DLX4 into HK and huDP cells was performed in cells cultured in 10 cm plates as described above. After 36 hours post-transfection, the cells are harvested in PBS with scraped cells, and then purified RNA is lysed and processed using Qiagen's RNeasy kit according to the manufacturer's protocol. did. RNA quality control was performed using a spectrometer and was submitted for processing on an Affymetrix human U133 2Plus array by the Columbia facility (Department of Pathology). Array data was normalized again and processed using MAS5 normalization via the Bioconductor package in R.

qPCRs
8つの一次病変(primary lesional)生検(1つは劣化していることがわかり、研究から除外された)、4つの未罹患コントロール、及び患者適合性病変サンプルと非病変サンプルとのペア5対の独立したコホートから抽出されたcDNAについて、定量PCR反応を行った。SYBR Greenを用いた反応ミックスを、製造業者のプロトコルに従って25uL容量で作製し、Applied Biosystemsからの7300シリーズリアルタイムPCR装置で分析した。各遺伝子のプライマーは、このセクションの最後に提供される。
qPCRs
8 primary lesional biopsies (one found to be degraded and excluded from the study), 4 unaffected controls, and 5 pairs of patient-matched and non-lesioned samples Quantitative PCR reactions were performed on cDNA extracted from these independent cohorts. A reaction mix using SYBR Green was made in a 25 uL volume according to the manufacturer's protocol and analyzed on a 7300 series real-time PCR instrument from Applied Biosystems. Primers for each gene are provided at the end of this section.

全てのサンプルをスタンププレート形式の技術的三連体で試験した(それぞれの複製は、すべての試料及びコントロールを一度に調製し、3回反復して1つのプレートで行った)。これらの複製からのデータを、δδCT法により分析し、すべての実験系列をコントロール組織の平均正規化値に正規化した。平均値の標準誤差(SEM)は、標準的な統計的誤差伝搬を用いて比較にわたって得られた。   All samples were tested in a technical triplicate in a stamp plate format (each replicate was prepared in one plate with all samples and controls prepared at once and repeated three times). Data from these replicates were analyzed by the δδCT method and all experimental series were normalized to the mean normalized value of the control tissue. The standard error of the mean (SEM) was obtained across comparisons using standard statistical error propagation.

qPCRによる転写産物をアッセイするためのプライマーは、5’から3’で以下に提供される。転写物が約300bpである(提供されたプロトコルの最適転写物長が200〜300bpである)ため、DLX4の全長増幅のためのプライマーを使用した。   Primers for assaying transcripts by qPCR are provided below 5 'to 3'. Primers for full length amplification of DLX4 were used because the transcript is approximately 300 bp (the optimal transcript length for the protocol provided is 200-300 bp).

IKZF1
フォワード ACTCCGTTGGTAAACCTCAC
リバース CTGATCCTATCTTGCACAGGTC
DLX4
*クローニングプライマーと同じ*
ACTB
フォワード GAAGGATTCCTATGTGGGCGAC
リバース GGGTCATCTTCTCGCGGTTG
IKZF1
Forward ACTCCGTTGGTAAACCTCAC
Reverse CTGATCCTATTCTTGCACAGGTC
DLX4
* Same as cloning primer *
ACTB
Forward GAAGGATTCCTATGTGGGCGAC
Reverse GGGTCATCTTCTCCGCGTGTG

新鮮な末梢血単核球(Peripheral Blood Mononuclear Cells,PBMC)の分離
意図された細胞毒性アッセイの前の夕方に引き出される(draws)全血から新鮮なPBMCを単離した。PBMCを、滅菌PBS中の全血 1:1の8mLアリコートを希釈し、及び最終体積比2:1でFicoll上に前記溶液を重層することにより、Histopaque−1077試薬(Ficoll)を用いて全血から分離した。この溶液を1200rpmで45分間遠心分離した。単球含有界面層を単離し、5倍容量の滅菌PBSで希釈し、及び1500rpmで15分間再度遠心分離した。上清を捨て、ペレットを3mlのDMEM 10%FBSに再懸濁した。血球計数器を用いて細胞計数を行い、そして、溶液をDMEM 10%FBSで1mLあたり1×106細胞の最終濃度に希釈した。これを翌朝実験のために37℃及び5%CO2で一晩保存した。
Separation of Fresh Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMC) Fresh PBMC were isolated from whole blood drawn in the evening prior to the intended cytotoxicity assay. Whole blood using Histopaque-1077 reagent (Ficoll) by diluting an 8 mL aliquot of 1: 1 whole blood in sterile PBS and overlaying the solution onto Ficoll in a final volume ratio of 2: 1. Separated from. This solution was centrifuged at 1200 rpm for 45 minutes. The monocyte-containing interfacial layer was isolated, diluted with 5 volumes of sterile PBS, and centrifuged again at 1500 rpm for 15 minutes. The supernatant was discarded and the pellet was resuspended in 3 ml DMEM 10% FBS. Cell counts were performed using a hemocytometer and the solution was diluted with DMEM 10% FBS to a final concentration of 1 × 10 6 cells per mL. This was stored overnight at 37 ° C. and 5% CO 2 for the next morning experiment.

図示され特許請求される様々な実施形態に加えて、開示される主題はまた、本明細書に開示され、特許請求される特徴の他の組み合わせを有する他の実施形態に関する。このように、本明細書に提示される特定の特徴は、開示される主題が本明細書に開示される特徴の任意の適切な組合せを含むように、開示される主題の範囲内の他の方法で互いに組み合わせることができる。開示された主題の特定の実施形態の前述の説明は、例示及び説明のために提示されている。包括的であること、又は開示された主題を開示された実施形態に限定することを意図するものではない。   In addition to the various embodiments shown and claimed, the disclosed subject matter also relates to other embodiments having other combinations of features disclosed and claimed herein. As such, certain features presented herein may be other features within the scope of the disclosed subject matter, such that the disclosed subject matter includes any suitable combination of features disclosed herein. Can be combined with each other in a way. The foregoing description of specific embodiments of the disclosed subject matter has been presented for purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or to limit the disclosed subject matter to the disclosed embodiments.

様々な刊行物、特許及び特許出願、及びプロトコルが本明細書に引用されており、その内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。


Various publications, patents and patent applications, and protocols are cited herein, the contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety.


Claims (26)

対象者の円形脱毛症(AA)を処置する方法であって、
(a)前記対象者のAA疾患重症度を、前記疾患重症度を示すバイオマーカーを検出することによって同定するステップ、及び
(b)同定された疾患重症度に適切な治療的介入を前記対象者に施すステップ、
を含む、方法。
A method of treating alopecia areata (AA) in a subject comprising:
(A) identifying the subject's AA disease severity by detecting a biomarker indicative of the disease severity; and (b) applying a therapeutic intervention appropriate to the identified disease severity. The steps to
Including a method.
対象者の円形脱毛症(AA)を処置する方法であって、
(a)AAを有する対象者のJAKインヒビター処置に応答する傾向を、前記傾向を示すバイオマーカーを検出することによって同定するステップ、及び
(b)前記対象者が前記インヒビターに応答する傾向を、同定されたバイオマーカーが示す場合に、JAKインヒビターを前記対象者に投与するステップ、
を含む、方法。
A method of treating alopecia areata (AA) in a subject comprising:
(A) identifying a tendency of a subject with AA to respond to JAK inhibitor treatment by detecting a biomarker indicative of the trend; and (b) identifying a tendency of the subject to respond to the inhibitor. Administering a JAK inhibitor to the subject when the indicated biomarker indicates,
Including a method.
対象者の円形脱毛症(AA)を処置する方法であって、
(a)JAKインヒビターを前記対象者に投与するステップ、及び
(b)JAKインヒビター処置への応答性を示すバイオマーカーを検出するステップ、及び、
(c)その後、(1)前記JAKインヒビターの投与を続けること、(2)前記JAKインヒビターの投与を変更すること、又は(3)前記JAKインヒビターの投与をやめることのいずれかによって、前記応答性に基づいて前記JAKインヒビターの投与を適合させるステップ、
を含む、方法。
A method of treating alopecia areata (AA) in a subject comprising:
(A) administering a JAK inhibitor to the subject; and (b) detecting a biomarker indicative of responsiveness to JAK inhibitor treatment; and
(C) Thereafter, the response by either (1) continuing the administration of the JAK inhibitor, (2) changing the administration of the JAK inhibitor, or (3) discontinuing the administration of the JAK inhibitor. Adapting the administration of said JAK inhibitor based on
Including a method.
前記バイオマーカーを検出することは、前記対象者から得られたサンプルに対して実行され、前記サンプルは、皮膚、血液、血清、血漿、尿、唾液、痰、粘液、精液、羊水、口腔洗浄液及び気管支洗浄液からなる群から選択される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。   Detecting the biomarker is performed on a sample obtained from the subject, the sample comprising skin, blood, serum, plasma, urine, saliva, sputum, mucus, semen, amniotic fluid, mouthwash and 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the method is selected from the group consisting of bronchial lavage fluid. 前記対象者は、ヒトである、請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, wherein the subject is a human. 前記サンプルは、皮膚サンプルである、請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, wherein the sample is a skin sample. 前記サンプルは、血清サンプルである、請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, wherein the sample is a serum sample. 前記バイオマーカーは、遺伝子発現シグニチャである、請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, wherein the biomarker is a gene expression signature. 前記遺伝子発現シグニチャは、以下の遺伝子の群:KRT関連遺伝子、CTL関連遺伝子及びIFN関連遺伝子、のうちの一つ又はそれ以上の遺伝子発現情報を含む、請求項8に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein the gene expression signature comprises one or more gene expression information from the following group of genes: KRT-related genes, CTL-related genes and IFN-related genes. 前記KRT関連遺伝子は、DSG4、HOXC31、KRT31、KRT32、KRT33B、KRT82、PKP1及びPKP2を含む、請求項9に記載の方法。   The method according to claim 9, wherein the KRT-related genes include DSG4, HOXC31, KRT31, KRT32, KRT33B, KRT82, PKP1 and PKP2. 前記CTL関連遺伝子は、CD8A、GZMB、ICOS及びPRF1を含む、請求項9に記載の方法。   The method according to claim 9, wherein the CTL-related genes include CD8A, GZMB, ICOS and PRF1. 前記IFN関連遺伝子は、CXCL9、CXCL10、CXCL11、STAT1及びMX1を含む、請求項9に記載の方法。   The method according to claim 9, wherein the IFN-related genes include CXCL9, CXCL10, CXCL11, STAT1 and MX1. 前記遺伝子発現シグニチャは、円形脱毛症疾患活性係数(ALADIN)である、請求項8に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein the gene expression signature is an alopecia areata disease activity factor (ALADIN). 前記遺伝子発現シグニチャは、表Aに定められる一つ又はそれ以上の遺伝子を含む円形脱毛症遺伝子シグニチャ(AAGS)である、請求項8に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein the gene expression signature is an alopecia areata gene signature (AAGS) comprising one or more genes as defined in Table A. 前記遺伝子発現シグニチャは、IKZF1、DLX4又はそれらの組み合わせである、請求項14に記載の方法。   15. The method of claim 14, wherein the gene expression signature is IKZF1, DLX4, or a combination thereof. 検出は、核酸ハイブリダイゼーションアッセイによって実行される、請求項8に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein the detection is performed by a nucleic acid hybridization assay. 検出は、マイクロアレイ解析によって実行される、請求項8に記載の方法。   The method of claim 8, wherein the detection is performed by microarray analysis. 検出は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)又は核酸シークエンシングによって実行される、請求項8に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein the detection is performed by polymerase chain reaction (PCR) or nucleic acid sequencing. 前記バイオマーカーはタンパク質である、請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, wherein the biomarker is a protein. 前記タンパク質の存在は、前記タンパク質と特異的に結合する試薬を使用して検出される、請求項19に記載の方法。   20. The method of claim 19, wherein the presence of the protein is detected using a reagent that specifically binds to the protein. 前記試薬は、モノクローナル抗体若しくはその抗原結合フラグメント、又はポリクローナル抗体若しくはその抗原結合フラグメントである、請求項20に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the reagent is a monoclonal antibody or antigen binding fragment thereof, or a polyclonal antibody or antigen binding fragment thereof. 前記タンパク質の存在は、酵素結合免疫吸着測定(ELISA)、免疫蛍光測定、又はウェスタンブロットアッセイによって検出される、請求項20に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the presence of the protein is detected by enzyme linked immunosorbent assay (ELISA), immunofluorescence measurement, or Western blot assay. 対象者の円形脱毛症(AA)を処置するためのキットであって、
(a)対象者の疾患重症度を示すバイオマーカーを検出するために有用な、一つ又はそれ以上の検出試薬、及び
(b)AAを処置するために有用な、一つ又はそれ以上の処置試薬、
を含む、キット。
A kit for treating alopecia areata (AA) in a subject comprising:
(A) one or more detection reagents useful for detecting a biomarker indicative of the disease severity of the subject, and (b) one or more treatments useful for treating AA. reagent,
Including a kit.
対象者の円形脱毛症(AA)を処置するためのキットであって、
(a)前記対象者の、AAを処置するために有用な処置試薬に応答する傾向を示すバイオマーカーを検出するために有用な、一つ又はそれ以上の検出試薬、及び
(b)AAを処置するために有用な、一つ又はそれ以上の処置試薬、
を含む、キット。
A kit for treating alopecia areata (AA) in a subject comprising:
(A) one or more detection reagents useful for detecting a biomarker of the subject that exhibits a tendency to respond to treatment reagents useful for treating AA; and (b) treating AA. One or more treatment reagents useful for
Including a kit.
一つ又はそれ以上のプローブセット、アレイ/マイクロアレイ、バイオマーカー特異的抗体及び/又はビーズを更に含む、請求項23又は請求項24に記載のキット。   25. A kit according to claim 23 or claim 24, further comprising one or more probe sets, arrays / microarrays, biomarker specific antibodies and / or beads. 当該キットの使用のための一組の説明書を更に含む、請求項23又は請求項24に記載のキット。
25. A kit according to claim 23 or claim 24, further comprising a set of instructions for use of the kit.
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